• Describe, representa y experimenta la fuerza como la interacción entre objetos y reconoce distintos tipos de fuerza.
Es común que un cuerpo esté siempre sometido a la acción de dos o más fuerzas. Decimos que dos o más fuerzas son concurrentes cuando la dirección de sus vectores o sus prolongaciones se cortan en un punto. En otro caso estaremos hablando de fuerzas no concurrentes o paralelas.
La principal diferencia del estudio de fuerzas concurrentes o no concurrentes, es que si se aplican a cuerpos libres las primeras pueden provocar movimientos de traslación (el cuerpo se traslada a otro sitio), mientras que las segundas adicionalmente pueden producir movimientos de rotación (el cuerpo gira).
EJERCICIOS
1. Dos amigos, uno más corpulento y otro más delgado, empujan un sofá en la misma dirección y sentido. El primero de ellos ejerce una fuerza de 10 N y el segundo 8 N. ¿Cuál es la fuerza resultante con la que empujan el sofá?
2. Un chico y una chica atan a una anilla dos cuerdas y juegan para saber quien tiene más fuerza. El chico coge una de las cuerdas y aplica una fuerza de 10 N y al mismo tiempo la chica aplica 12 N. Si los dos tiran de su cuerda con la misma dirección pero cada uno en sentido contrario. ¿Quién ganará, el chico o la chica? 3. Determina para cada uno de los dos casos, si se tratan de fuerzas concurrentes o no concurrentes (paralelas).
4. Responde verdadero o falso a las siguientes afirmaciones:
a) La atracción que sufren los planetas son un caso de interacción.
b) La atracción que sufren los planetas son un tipo de interacción por contacto.
c) Cada interacción genera dos fuerzas de igual módulo, dirección y sentido contrario.
d) Todo cuerpo o interactúa a distancia o por contacto. Nunca al mismo tiempo.
• Describe,
representa y experimenta la fuerza como la interacción entre objetos y
reconoce distintos tipos de fuerza.
Es común que un cuerpo esté siempre sometido a la acción de dos o más fuerzas. Decimos que dos o más fuerzas son concurrentes cuando la dirección de sus vectores o sus prolongaciones se cortan en un punto. En otro caso estaremos hablando de fuerzas no concurrentes o paralelas.
La principal diferencia del estudio de fuerzas concurrentes o no concurrentes, es que si se aplican a cuerpos libres las primeras pueden provocar movimientos de traslación (el cuerpo se traslada a otro sitio), mientras que las segundas adicionalmente pueden producir movimientos de rotación (el cuerpo gira).
EJERCICIOS
1. Dos amigos, uno más corpulento y otro más delgado, empujan un sofá en la misma dirección y sentido. El primero de ellos ejerce una fuerza de 10 N y el segundo 8 N. ¿Cuál es la fuerza resultante con la que empujan el sofá?
2. Un chico y una chica atan a una anilla dos cuerdas y juegan para saber quien tiene más fuerza. El chico coge una de las cuerdas y aplica una fuerza de 10 N y al mismo tiempo la chica aplica 12 N. Si los dos tiran de su cuerda con la misma dirección pero cada uno en sentido contrario. ¿Quién ganará, el chico o la chica? 3. Determina para cada uno de los dos casos, si se tratan de fuerzas concurrentes o no concurrentes (paralelas).
4. Responde verdadero o falso a las siguientes afirmaciones:
a) La atracción que sufren los planetas son un caso de interacción. b) La atracción que sufren los planetas son un tipo de interacción por contacto. c) Cada interacción genera dos fuerzas de igual módulo, dirección y sentido contrario. d) Todo cuerpo o interactúa a distancia o por contacto. Nunca al mismo tiempo.
Problema n° 1) Desde el balcón de un edificio se deja caer una manzana y llega a la planta baja en 5 s.
a) ¿Desde qué piso se dejo caer, si cada piso mide 2,88 m?
b) ¿Con qué velocidad llega a la planta baja?
Problema n° 2) Si se deja caer una piedra desde la terraza de un edificio y se observa que tarda 6 s en llegar al suelo. Calcular:
a) A qué altura estaría esa terraza.
b) Con qué velocidad llegaría la piedra al piso.
Problema n° 3) ¿De qué altura cae un cuerpo que tarda 4 s en llegar al suelo?
Problema n° 4) Un cuerpo cae libremente desde un avión que viaja a 1,96 km de altura, cuánto demora en llegar al suelo?
Problema n° 5) Un cuerpo cae libremente desde el reposo. Calcular:
a) La distancia recorrida en 3 s,
b) La velocidad después de haber recorrido 100 m,
c) el tiempo necesario para alcanzar una velocidad de 25 m/s,
d) el tiempo necesario para recorrer 300 m, desde que cae.
3. Problemas de MRUA
Problema 1
Describir el movimiento de la siguiente gráfica y calcular v(0), v(4), v(10) y v(15):
Problema 2
Elegir la gráfica de la velocidad en función del tiempo que se corresponde a cada situación.
Gráfica a:
Gráfica b:
Gráfica c:
Situaciones:
Dejar caer una moneda desde la azotea de un edificio: el movimiento comienza en el momento en el que se suelta la moneda y termina cuando ésta llega al suelo.
Lanzar una moneda hacia arriba en línea recta: el movimiento comienza cuando se suelta la moneda y termina cuando cae al suelo.
Efectuar un adelantamiento a un auto en marcha con otro auto: el movimiento comienza justo antes de realizar el adelantamiento y termina cuando, una vez rebasado el auto, se lleva la misma marcha que al inicio.
Problema 3
Calcular la aceleración (en m/s2) que se aplica para que un móvil que se desplaza en línea recta a 90.0 km/h reduzca su velocidad a 50.0 km/h en 25 segundos.
Comentar el resultado.
Problema 4
Un tren de alta velocidad en reposo comienza su trayecto en línea recta con una aceleración constante de a=0.5m/s2. Calcular la velocidad (en kilómetros por hora) que alcanza el tren a los 3 minutos.
Problema 5
Calcular la aceleración que aplica un tren que circula por una vía recta a una velocidad de 216.00km/h si tarda 4 minutos en detenerse desde que acciona el freno.
Problema 6
Un ciclista que está en reposo comienza a pedalear hasta alcanzar los 16.6km/h en 6 minutos. Calcular la distancia total que recorre si continúa acelerando durante 18 minutos más.
Problema 7
En una carrera cuyo recorrido es recto, una moto circula durante 30 segundos hasta alcanzar una velocidad de 162.00km/h. Si la aceleración sigue siendo la misma, ¿cuánto tiempo tardará en recorrer los 200 metros que faltan para rebasar la meta y a qué velocidad lo hará?
Problema 8
Dejamos caer una moneda desde una altura de 122.5 metros. Calcular el tiempo que tarda en posarse sobre el suelo. Nota: la gravedad es g=9.8m/s2.
Problema 9
Desde 600 metros de altura se lanza hacia el suelo una botella de cristal con una velocidad inicial de 18.36km/h. Calcular la velocidad de la botella en el instante previo de romperse contra el suelo.
Problema 10
Un estudiante de física dispara una pistola lanza-pelotas en línea recta desde el suelo. Según las especificaciones de la pistola, la velocidad de lanzamiento es de 29.4m/s.
Calcular la altura que alcanza la pelota y el tiempo que tarda en caer al suelo desde que se dispara.
Ejemplo 11:
Un tiburón tigre neurótico inicia desde el reposo y aumenta su rapidez de manera uniforme hasta 12 metros por segundo en un tiempo de 3 segundos. ¿Cuál fue la magnitud de la aceleración promedio del tiburón tigre?
12. Realiza un dibujo de una onda y escribe todos sus elementos
13. Describe las propiedades de las ondas como: reflexión, refracción y difracción.
Comprende los conceptos de velocidad y aceleración
Construye tu máquina de ondas o realiza cualquier experimento y preséntalos para que te ganes participaciones.
AQUÍ TIENES OTRA FORMA DE HACER TU MÁQUINA DE ONDAS
También puedes hacer un intercomunicador Experimento 1: Intercomunicador
Materiales
– 2 vasos de plástico cuya altura sea bastante mayor que el diámetro.
– Entre 5 y 10 metros de hilo fuerte.
Puesta en práctica
Perforar la base de los vasos para hacer pasar el hilo a través de ellas y asegurarlo con un nudo en cada extremo para que el hilo no se salga.
– Cada jugador toma un vaso y se alejan en línea recta, procurando que el hilo quede tenso.
– Uno de los jugadores utiliza su vaso como micrófono y le habla a su compañero, quien por supuesto debe poner su vaso en la oreja para poder escuchar. No es necesario gritar.
El oyente se dará cuenta de inmediato que el sonido de la voz de su compañero se transmite a través del hilo tenso. Si el hilo no está tenso, la voz de su amigo no se escuchará claramente. Tampoco se oirá nada si se pone el hilo directamente en la oreja, el vaso es necesario para escuchar.
ATENCIÓN: Si construyes y realizas el siguiente experimento o el de abajo y, de veras logras que se vea tu voz, podrìas exentar el examen de Física del mes de noviembre.
Las Ondas y sus características y elementos
En física, una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vacío.
Elementos de una Onda
Cresta: La cresta es el punto más alto de dicha amplitud o punto máximo de saturación de la onda.
Período: El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.
Amplitud: La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.
Frecuencia: Número de veces que es repetida dicha vibración. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.
Valle: Es el punto más bajo de una onda.
Longitud de onda: Distancia que hay entre dos crestas consecutivas de dicho tamaño.
Clasificación de las ondas
En función del medio en el que se propagan
Ondas mecánicas: las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido ogaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio. Como en el caso de una alfombra o un látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza, sin embargo una onda se propaga a través de ella. La velocidad puede ser afectada por algunas características del medio como: la homogeneidad, la elasticidad, la densidad y la temperatura. Dentro de las ondas mecánicas tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad.
Ondas electromagnéticas: las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. Esto es debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado. Las ondas electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad de 300000 km por segundo, de acuerdo a la velocidad puede ser agrupado en rango de frecuencia. Este ordenamiento es conocido como Espectro Electromagnético, objeto que mide la frecuencia de las ondas.
Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio, sino que en sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.
En función de su propagación
Ondas unidimensionales: las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos.
Ondas bidimensionales o superficiales: son ondas que se propagan en dos direcciones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen en una superficie líquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer una piedra en ella.
Ondas tridimensionales o esféricas: son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las ondas electromagnéticas.
En función de la dirección de la perturbación
Ondas longitudinales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio se mueven (ó vibran) paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.
Ondas transversales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
En función de su periodicidad
Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal.
Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da aisladamente o, en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas también se denominan pulsos.
Propiedades o fenómenos del sonido y otras ondas
Para introducirse en el tema realizar las experiencias sugeridas, registrar los resultados, graficando lo que sucede con las ondas en forma esquemática y sacar conclusiones.
El sonido comparte con otras ondas las siguientes Propiedades:
Reflexión. Se produce cuando un frente o rayo de onda incide sobre la superficie que separa dos medios diferentes y la energía se refleja originando una onda (onda reflejada) que vuelve al mismo medio en que se propagaba, no atraviesa esa frontera. El rayo o frente de onda incidente (el que llega) forma con la perpendicular a la superficie un ángulo de incidencia igual al de reflexión, o sea al que forma esa perpendicular con la onda reflejada.
Eco: Es el sonido que percibimos al llegar a nuestro oído las ondas sonoras reflejadas en una superficie dura, lisa y de un material y un grosor que no absorba o deje pasar las ondas incidentes. Las ondas sonoras reflejadas en una superficie pueden volver a reflejarse en otra y así multiplicar el eco.
Usos: En medicina se utiliza la Ecografía en la cual se emite ultrasonido que se refleja en algunas partes del cuerpo y ese eco es transformado en imagen. Eco localizador o Sonar es un artefacto utilizado en los barcos que emiten ultrasonidos que se reflejan en el fondo del mar, en un banco de peces u otro obstáculo y su eco indica profundidad, tamaño, forma y velocidad de los mismos. Algunos animales, como los murciélagos o delfines, tienen un sistema de eco localización natural.
Refracción y absorción: Se dice que las ondas se refractan cuando al chocar los frentes o rayos de ondas con la superficie de separación de dos medios diferentes, todas o parte de ellas lo penetran, pasan esa barrera, sufriendo un cambio en su velocidad de propagación según el medio (por lo que varía la longitud de onda pero no la frecuencia). A su vez esto provoca que las ondas cambien su dirección, se desvíen si no son perpendiculares a la superficie.
El sonido es más absorbido por materiales blandos o porosos como cortinas de tela gruesa o placas de fibras vegetales, evitando su reflexión hacia el ambiente. La velocidad del sonido también cambia en días de mucho sol, al pasar de las capas de aire más bajas (más cálidas-mayor velocidad) a las más altas (más frías-menor velocidad), entonces se refractan hacia arriba.
Difracción: Se produce cuando los frentes o rayos de ondas chocan en parte con un obstáculo y en parte continúan, provocándose en el borde la desviación de los mismos, según su longitud de onda. Explica la capacidad de las ondas para “doblar por las esquinas” de los obstáculos, y alcanzar las zonas escondidas. Las ondas difractadas son de menor intensidad que las originales.
El sonido emitido en una dirección llega a todos los rincones de un ambiente aunque haya varios objetos interpuestos gracias a esta propiedad. Cuando el sonido sale por la abertura de una habitación, aunque una persona esté fuera de la misma y a un costado de la abertura, podrá oírlo.
PRÁCTICA No 2
El material se llevará por equipo para el día jueves 14. NO LLEVEN LOS CERILLOS, TU PROFESOR SE ENCARGARÁ DE PRESTARLOS.
Imprime la práctica y utilízala para realizarla en clase.
