INSTITUCIÓN EDUCATIVA SAN PABLO

Resolución 16170 del 27 de Noviembre de 2002

“Nos formamos en el saber, saber hacer y el ser para la vida”

GUÍA DE APRENDIZAJE

ÁREA O ÁREAS INTEGRADAS

FÍSICA

GRADO

10

GUÍA Nº

3

PERIODO

II

TIEMPO DE DESARROLLO DE LA GUIA

3 SEMANAS

DOCENTES

YULIANA ANDREA PALACIOS PALACIOS

TEMA

MECÁNICA

DBA RELACIONADO

Analiza las relaciones entre posición, velocidad y aceleración de cuerpos que describen movimiento parabólico o movimiento circular con respecto diversos sistemas de referencia

TEORÍA Y EJEMPLOS

Los textos tomados en este apartado pertenecen a Física Conceptual Paul Hewitt

(Tabla)Caída libre

Qué tan rápido Los objetos caen a causa de la fuerza de gravedad. Cuando un objeto que cae está libre de toda restricción —sin fricción de aire ni de cualquier otro tipo—, y cae bajo la sola influencia de la gravedad, ese objeto se encuentra en caída libre La tabla muestra la rapidez instantánea de un objeto en caída libre a intervalos de 1 segundo. Lo importante que se nota en esos números es la forma en que cambia la rapidez. Durante cada segundo de caída el objeto aumenta su velocidad en 10 metros por segundo. Esta ganancia por segundo es la aceleración.

La aceleración de la caída libre es aproximadamente de 10 metros por segundo cada segundo o, en notación compacta, es 10 m/s2 (que se lee como 10 metros por segundo al cuadrado). Observa que la unidad de tiempo, el segundo, aparece dos veces: una por ser la unidad de rapidez, y otra por ser el intervalo de tiempo durante el cual cambia la rapidez. En el caso de los objetos en caída libre se acostumbra el uso de la letra g para representar la aceleración (ya que la aceleración se debe a la gravedad). El valor de g es muy distinto en la superficie lunar o en la superficie de los demás planetas. Aquí en la Tierra g varía muy poco en distintos lugares, y su valor promedio es 9.8 metros por segundo cada segundo o, en notación compacta, 9.8 m/s2. Esto lo redondeamos a 10 m/s2 en esta explicación y en la tabla, para presentar las ideas con mayor claridad. Los múltiplos de 10 son más claros que los de 9.8. Cuando la exactitud sea importante, se deberá usar el valor de 9.8 m/s2. Observa que en la tabla la rapidez o velocidad instantánea de un objeto que cae partiendo del reposo.

Observa que en la tabla la rapidez o velocidad instantánea de un objeto que cae partiendo del reposo es consistente con la ecuación que dedujo Galileo usando sus planos inclinados:

Velocidad adquirida = aceleración x tiempo

La velocidad instantánea v de un objeto que cae desde el reposo después de un tiempo t se puede expresar en notación compacta como sigue: v=g.t

Para cerciorarte de que esta ecuación tiene sentido, toma un momento para comprobarla en la tabla. Observa que la velocidad o rapidez instantánea en metros por segundo no es más que la aceleración g = 10 m/s2 multiplicada por el tiempo t en segundos. La aceleración de la caída libre es más clara si pensamos en un objeto que cae equipado con un velocímetro (ver figura) (como el de las motos o carros). Supongamos que una piedra se deja caer por un acantilado muy alto, y que tú la observas con un telescopio. Si enfocas tu telescopio en el velocímetro, notarías un incremento en su rapidez conforme el tiempo pasa. ¿De cuánto? La respuesta es en 10 m/s cada segundo sucesivo.

Hasta aquí hemos considerado objetos que se mueven directo hacia abajo, en dirección de la gravedad. ¿Y si se avienta un objeto directo hacia arriba? Una vez lanzado continúa moviéndose hacia arriba durante algún tiempo, y después regresa. En su punto más alto, al cambiar su dirección de movimiento de hacia arriba a hacia abajo, su rapidez instantánea es cero. A continuación, comienza a ir hacia abajo exactamente como si se hubiera dejado caer desde el reposo a esa altura. Durante la parte de subida de este movimiento el objeto se desacelera al subir.

No debe sorprendernos que desacelere (que disminuya la velocidad) a razón de 10 metros por segundo cada segundo: la misma aceleración que toma cuando va hacia abajo. Así, como muestra la figura 3.8, la rapidez instantánea en puntos de igual altura en la trayectoria es igual, ya sea que el objeto se mueva hacia arriba o hacia abajo. Desde luego, las velocidades son opuestas, ya que tienen direcciones contrarias. Observa que las velocidades hacia abajo tienen signo negativo para indicar que la dirección es hacia abajo (se acostumbra a llamar positivo a hacia arriba, y negativo a hacia abajo). Ya sea que se mueva hacia arriba o hacia abajo, la aceleración es 10 m/s2 hacia abajo todo el tiempo.

Ejemplos procedimentales

Un gato baja de una cornisa y llega al suelo en 1/2 segundo.

a. ¿Cuál es su rapidez al llegar al suelo?

b. ¿Cuál es su rapidez media durante el 1/2 segundo?

c. ¿Qué altura tiene la cornisa desde el piso?

ACTIVIDAD EVALUATIVA

Realice las actividades en el cuaderno y conserve la guía. La solución de las actividades favor enviarla vía WhatsApp 3053399155

1. Realice un mapa conceptual sobre el tema de caída libre.

2. Imagina que cuatro estudiantes se paran frente al grupo con un objeto (balón, bola de papel, moneda, hoja de papel) los van a soltar libremente uno a uno desde la misma altura. Luego, sueltan todos los objetos a la vez, para detectar cual llega primero. Dibuja la trayectoria de los objetos mientras caen.

ALTURA (m)

TIEMPO (s)

VELOCIDAD (m/s)

ACELERACIÓN (m/s2)

0,0

0

0

0

4,9

1

9,81

19,6

2

19,62

44,1

3

29,43

78,5

4

39,24

122,6

5

49,05

176,6

6

58,86

240,3

7

68,67

313,9

8

78,48

1. “Un estudiante afirma que la velocidad con la que llega al suelo la moneda es menor a la velocidad con la que inicia el movimiento.” ¿Qué opinas al respecto?

2. ¿Qué variables consideras que influyen para que un cuerpo caiga más rápido que otro?

3. (Vf= es la velocidad del intervalo que se va a calcular (9,81).Vi= velocidad del intervalo anterior (0).Tf= tiempo del intervalo que se va a calcular (1).Ti = tiempo del intervalo anterior (0))Se deja caer una pelota desde un edificio y se obtienen los datos que están en la tabla que se presenta a continuación. Completa la tabla.

(Vf= es la del intervalo que se va a calcular (9,81)Vi = es la del intervalo anterior (0)Tf= el del intervalo que se va a calcular (1)Ti= el del intervalo anterior (0))

a. ¿Qué puedes decir de la variación de la altura respecto al tiempo?

b. ¿Consideras qué la variación de la velocidad respecto al tiempo es constante?

c. ¿Qué concluyes respecto al último resultado(aceleración)?

d. Consulta qué es la gravedad.

e. Haz un gráfico de altura vs tiempo. Debe quedarte algo como esto

f. Consulta qué es el vacio.

g. ¿Qué crees que sucedería si dos objetos por ejemplo una hoja de papel extendida y un balín se sueltan en el vacío?

h. Consulte quién es Galileo Galilei y realice un mapa mental.

i.

CIBERGRAFÍA Y BIBLIOGRAFÍA

https://contenidosparaaprender.colombiaaprende.edu.co/G_10/S/S_G10_U01_L03/S_G10_U01_L03_04_01_01.html

https://contenidosparaaprender.colombiaaprende.edu.co/G_10/S/S_G10_U01_L03/S_G10_U01_L03_03_01_00.html

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena1/4q1_index.htm

Hewitt, Paul (2007). Física conceptual. México: Pearson.