INSTITUCION EDUCATIVA N° 113 “Daniel Alomia Robles AREA: C.T.A Profesor: José Rivera Aldave Grado: 5to “A” “B” “C” Fecha: SESION DESARROLLADA DEL APRENDIZAJE I.- UNIDAD DE TRABAJO: CINEMATICA II.-PROGRAMA INFORMACIÓN: 1.- La Mecánica 2.- Cinemática 3.- Sistema de referencia 4.- Elementos del movimiento III.- OBJETIVOS. Aprender a conocer los conceptos básicos para el estudio del movimiento Describir movimientos y fuerzas en física IV.- INICIO.- MOTIVACIÓN.- (10 MIN) Los alumnos realizan una serie de movimiento o desplazamientos dentro del aula y explican el porque los cuerpos cambian de lugar. Luego observan el movimiento de un móvil a cierta velocidad y aceleración y explican los elementos del movimiento. ¿Cómo se mueven los cuerpos? ¿Qué es la trayectoria? ¿Cómo se representan los movimientos? ¿Qué es un movimiento uniforme? ¿Qué es un movimiento acelerado? IV.- ADQUISICIÓN Y RETENCIÓN (65 min) FISICA MECANICA CUANTICA MECANICA CLASICA FLUIDOS Y SÓLIDOS RELATIVISTAS CUANTICOS CINEMATICA SISTEMA DE REFERENCIA MOVIL TRAYECTORIA DINAMICA R ECORRIDO ELEMENTOS MRU MRUV CAIDA LIBRE DESPLAZAMIENTO DISTANCIA FUERZA TORQUE PESO LEYES DE NEWTON MCU 1.- LA MECÁNICA.- Es la rama de la física que describe el movimiento de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. El conjunto de disciplinas que abarca la mecánica convencional es muy amplio y es posible agruparlas en tres bloques principales: a).- Mecánica clásica: La mecánica es una ciencia física, ya que estudia fenómenos físicos. Se subdivide en Cinemática (también llamada Geometría del movimiento), que se ocupa del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan, Dinámica, que describe el movimiento estudiando las causas de su origen. Leyes de Newton b):_ Mecánica Cuántica Mecánica de medios continuos, que engloba a mecánica de sólidos deformables y la mecánica de fluidos. c).- Mecánica no convencional, que incluye efectos relativistas y cuánticos. 2.- CINEMATICA.- Es una rama de la mecánica clásica que estudia el movimiento de los cuerpos sin tener en consideración las causas que lo producen Se dice que un cuerpo esta en movimiento cuando cambia de posición en relación con otros puntos que se consideran fijos, la cuales constituyen sistema de referencia 3.- SISTEMA DE REFERENCIA.- Es el lugar donde se observa y se describe el movimiento de un móvil. Se le asocia a un sistema de coordenadas y un sistema temporal TIPOS. A).- INERCIAL.- El sistema inercial es aquel que se encuentra fijo a tierra en reposo: Para el observador “A” o sistema de referencia inercial, la trayectoria es una parábola. Observador B).- NO INERCIAL.- El sistema no inercial es aquel en que se encuentra afectado por una interacción y se encuentra en movimiento. Para el observador “B” o sistema de referencia no inercial la trayectoria es una “línea vertical primero hacia arriba y luego hacia abajo. 3.- ELEMENTOS DEL MOVIMIENTO.1. Móvil 2. Trayectoria 3. Recorrido 4. Desplazamiento 5. Distancia 6. Velocidad 7. Rapidez 8. Aceleración 9. Tiempo 10. Sistema de referencia SISTEMA DE REFERENCIA MOVIL VELOCIDAD MEDIA RAPIDEZ MEDIA TRAYECTORIA ELEMENTOS DEL MOVIMIENTOS RECORRIDO ACELERACION DESPLAZAMIENTO TIEMPO DISTANCIA 1.- Móvil.- Es todo cuerpo o partícula que realiza movimiento y que cambia de posición respecto aun punto fijo en un determinado tiempo en un sistema de Referencia. 2.-Trayectoria.- Es la línea que une todos los puntos sucesivos que ocupa el móvil durante su movimiento y puede ser curva o recta. etc. 3.-Recorrido.- Es una magnitud escalar, se expresa por un cantidad positiva.- Es la longitud del camino recorrido por el móvil, puede expresarse en unidades de longitud tales como Km., m, y cm. a).- Unidimensional 10 m 40m b).- Bidimensional: 20m d = 20 m + 40 m = 60 m 15 c).- tridimensional: 10 20 D= 10 + 20 + 15 = 45 m 4.- Desplazamiento.- Es una magnitud vectorial que nos expresa el cambio de posesión que experimenta un cuerpo y se representa mediante un vector. Posición inicial A ∆r desplazamiento B Ri Posición final Rf Desplazamiento: ∆r = Rf – Ri a).- Unidimensional.Ri Rf ∆r b).- Bidimensional.B Posición final ∆r desplazamiento Rf Posición inicial A Ri Desplazamiento: ∆r = Rf – Ri 3.- Distancia.- Es una magnitud escalar definida como modulo del vector desplazamiento. Su valor no depende de la trayectoria que sigue el cuerpo sino que es necesario conocer su posición inicial y final VECTOR POSICIÓN.- Es el que indica en cada instante la posesión con respecto a un origen de coordenadas. a).- Unidimensional.- -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 X1 = vector posición X1 = 4 b).- Bidimensional.- (-2, 4) y -3 c).- Tridimensional -2 -1 4 4 3 2 1 1 2 3 x y R = 4, 3, 5 5 3 Z 4 X R = ( x , y , z) 2.- CLASIFICACION DEL MOVIMIENTO A).- SEGÚN SU TRAYETORIA a.- Rectilíneo.- Cuando la trayectoria es una línea recta.- Ejemplo cuando una pelota rueda por el piso, caída libre de un fruto desde su árbol, la subida de un ascensor b.- Curvilíneo.- Cuando la trayectoria es una línea curva. Se puede presentar estas Tres formas. Circular.- Ej. Giro de una piedra atada a un cordel, El giro que describe las aspas de un molino, es una trayectoria que corresponde a una circunferencia Elíptico.- Ej. Movimiento de traslación de la Tierra alrededor del Sol Parabólico.- Ej. Lanzamiento de la bala, en atletismo B).- SEGÚN SU RAPIDEZ.- Pueden ser uniforme y variado. a).- Uniforme.- Cuando el valor (modulo de la velocidad no varia, es decir permanece constante, Ejemplo. La velocidad que viaja el sonido 340 m/s b).- Variado.- Cuando el modulo de la velocidad varia con respecto al tiempo, la cual implica el móvil adquiere una aceleración . Ejemplo: Cuando un auto inicia un movimiento, partiendo del reposo (velocidad inicial cero y a partir del cual va aumentando su velocidad) 6.- VELOCIDAD MEDIA.- Es una magnitud vectorial que nos muestra la rapidez con la cual el móvil cambia de posición, y se expresa en m/s , Km./s y cm./s Nota.- La velocidad media ( Vm ) tiene la misma dirección que el desplazamiento ( ∆r ) Vm = ∆r = rf – ro ∆t t2 - t1 ∆r t1 A B t2 ro rf b).- bidimensional: R2 = A2 + B2 40 m 30 m 10 s Vm R2 = 302 + 402 R2 = 900 + 1600 R2 = 2500 R = V2500 R = 50 m Entonces: /Vm/ = ∆e = 50 m = 5 m /s ∆t 10 s 7.- RAPIDEZ MEDIA.- Es una magnitud que mide el recorrido sobre el tiempo transcurrido r = espacio recorrido Tiempo d t r UNIDADES Distancia recorrida tiempo Rapidez media r= e t a).- unidimensional.- m metro s m/s Segundo Metro por segundo 20m t = 10 s Rm = e = t 20 m = 2 m/s 10 s b).- Bidimensional:400 m 10 s 300 m V= d1 + d2 T V = 300m + 400m = 700m = 70 m/s 10 s 10 s MEDIDAS DE MOVIMIENTO 1.- Velocidad.- Magnitud vectorial que mide la rapidez instantánea del cambio del vector posición con respecto a un sistema de referencia Es una magnitud vectorial porque incluye una dirección en la cual el modulo indica el espacio recorrido por un móvil en cada unidad de tiempo. V= Δe Matemáticamente la velocidad se expresa mediante la siguiente formula: t t La unidad de la velocidad en el SI es le metro por segundo: m/s sin embargo se utilizan unidades en otros sistemas, tales como: c.g.s = cm/s Sistemas M.K.S = m/s Técnico o Ingles = pie/s Ejemplo 1.- ¿A cuántos m/s equivale la velocidad de un móvil que se desplaza a 72 km/h? Desarrollo Datos: v = 72 km/h Ejemplo. Una partícula se desplaza al norte a una distancia de 560 m. Demorando 8 segundos. Halla la velocidad. Datos: Δ d= 560 m al norte V= d = 560 m = 70 m/s Δt=8s t 8s V= ¿ 2.- Rapidez.- Es una magnitud escalar porque solo tienen cantidad por medio de la cual se mide el tiempo transcurrido en que se realiza un evento. Matemáticamente se representa mediante la siguiente formula: V= Δd = distancia recorrida T tiempo transcurrido Ejemplo.- Un auto se mueve con rapidez constante y recorre una distancia de 340 km en 4 horas. ¿Cuál es el valor de la rapidez? Datos: d= 340 km V = d = 340 km = 85 Km/h t= 4 h t 4h Rapidez = v = ¿ 3.- Aceleración.- Es una magnitud vectorial cuyo modulo mide el cambio de velocidad por cada unidad de tiempo. a=v/t Físicamente el modulo de la aceleración mide la rapidez con la cual varia la velocidad. La aceleración tipifica el MRUV. Su unidad es el m/s2 VI.- EXTENSION.- (15 min) CUESTIONARIO 1.-¿Qué estudia la mecánica clásica? 2.- ¿Que es Cinemática y dinámica y cuales son su objeto de estudio? 3.- ¿Grafica un vector desplazamiento? 4.- ¿A que se llama velocidad media y cual es su formula 5.- ¿Cuáles son los elementos del movimiento? 6.-¿Señala las clases de trayectoria conoces? 7.- ¿Qué es un sistema de referencia inercial y no inercial 8.¿Qué es un movimiento acelerado? COMPLEMENTO 3.-Espacio recorrido.- Es la longitud o medida de la trayectoria ente dos puntos.- Ejemplo 7m Rpta= 20 m 3m Ejercicio 1.- Hallar el espacio recorrido por el móvil en la siguiente figura:: 1a 2m Rpta: 22m 2a 4m 6m 3a 4).- Distancia.- Es una magnitud escalar definida como modulo del vector desplazamiento. Su valor no depende de la trayectoria que sigue el cuerpo sino que es necesario conocer su posición inicial y final 5).,-Desplazamiento- Vector que indica el cambio de posición dirigido desde la posición inicial Pi) hasta la posición final (Pf) Es aquel vector que une el punto de partida con el punto de llegada [ d] =rf - ri. Su modulo toma el nombre de DISTANCIA 6).-Intervalo de tiempo- Es el tiempo empleado en realizar un acontecimiento, de la cual se representa de la siguiente manera: Δt = tf ti Variación tiempo Tiempo Del tiempo final inicial 6.- Velocidad.- Es la relación del espacio recorrido en la unidad de tiempo empleado. ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 1.-Elige un lugar del colegio que sea muy transitado. Fija dos puntos y mide la distancia que los separa. A continuación, con tu un cronómetro, mide el tiempo que tardan las personas en recorrer la distancia seleccionada y anota tus resultados en una tabla como ésta. Distancia = ....... m Persona Persona Persona Persona A B C tiempo a. Calcule la rapidez promedio de cada persona. b. Usando el vector unitario, escribe la expresión de la velocidad promedio (¿tiene algo que ver la dirección en la que se desplazan las personas con los resultados obtenidos? c. Preste atención a las velocidades instantáneas de las personas, ¿fueron constantes’, ¿variaron? 2.-Un niño sentado en un vagón de ferrocarril, que se mueve con velocidad constante, lanza una pelota directamente hacia arriba. ¿Caerá la pelota detrás de él. delante de él, o en sus manos? 3.-Razona la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones: a) El desplazamiento se define como el número de metros que recorre un móvil en un tiempo determinado b) Si se dejan caer al mismo tiempo una pluma y una bola de acero desde una misma altura , no llegan al suelo a la vez porque tienen diferente masa. c) La unidad de la velocidad en el Sistema Internacional es el km/h. d) Una velocidad negativa indica que el móvil está frenando ( ). ( ( ( ) ) ) 4.-¿Qué trayectoria describe un cuerpo cuando cae hacia el suelo? 5.-Cita tres movimientos, al menos, en los que la trayectoria sea circular. o El movimiento de los neumáticos en un coche. o El movimiento del tambor de la lavadora. o El movimiento que describe un niño o una niña al columpiarse. 6.- ¿Qué desplazamiento realizas al rodear por completo una mesa. ¿Qué distancia recorres al hacerlo? El desplazamiento que realizamos es 7.- Si dos objetos experimentan el mismo desplazamiento en el mismo tiempo, podemos afirmar que poseen la misma: a) Velocidad final. b) Velocidad inicial. c) Aceleración. d) Velocidad media.