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LOGO Física Unidad I.- Física Clásica 1 miércoles, septiembre 10, 10:19:52 PM

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FísicaUnidad I.- Física Clásica

1

m i é r c o l e s , s e p t i e m b r e 1 0 , 1 0 : 1 9 : 5 2 P M

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Unidad I.- Física Clásica

Introducción

2

j u e v e s , s e p t i e m b r e 1 1 , 9 : 3 7 : 2 6 A M

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Contenidos

Definición de la Física1

Clasificación de la Física2

Relación de la Física con otras áreas3

Sistemas de Unidades de Medida4

3j u e v e s , s e p t i e m b r e 1 1 , 9 : 3 7 : 4 4 A M

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1.- Definición de Física

Es la ciencia que

se encarga de

estudiar los

fenómenos

naturales, en los

cuales no hay

cambios en la

composición de la

materia

Es la ciencia que

investiga los

conceptos

fundamentales de

la materia, energía

y espacio y las

relaciones entre

ellos

Físicadefinición

Física Gral: Pérez Montiel Héctor Física : Tippens Paul

4j u e v e s , s e p t i e m b r e 1 1 , 9 : 3 7 : 4 4 A M

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Materia

Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio

Sus propiedades son:

Propiedades Generales

• Extensión

• Masa

• Peso

• Elasticidad

• Porosidad

• Divisibilidad

• Inercia

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Materia

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Energía

La Energía puede manifestarse de

diferentes maneras: en forma de

movimiento (cinética), de posición

(potencial), de calor, de electricidad, de

radiaciones electromagnéticas, etc. Según

sea el proceso, la energía se denomina:

Energía térmica

Energía eléctrica

Energía radiante

Energía química

Energía nuclear

Energía es la propiedad que poseen los

cuerpos para ejercer un trabajo

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Energía Térmica

La Energía térmica se debe al movimiento

de las partículas que constituyen la

materia. Un cuerpo a baja temperatura

tendrá menos energía térmica que otro

que esté a mayor temperatura.

Movimiento de las

partículas en la materia

en estado sólido

Movimiento de las

partículas en la materia en

estado gaseoso

La transferencia de energía térmica de un

cuerpo a otro debido a una diferencia de

temperatura se denomina calor.

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Energía Eléctrica

La Energía eléctrica es causada por el

movimiento de las cargas eléctricas en el

interior de los materiales conductores. Esta

energía produce, fundamentalmente, tres

efectos:

Luminoso

Térmico

Magnético

Ej.: La transportada por la corriente

eléctrica en nuestras casas y que se

manifiesta al encender una bombilla.

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Energía Radiante

La Energía radiante es la que poseen

las ondas electromagnéticas como la luz

visible, las ondas de radio, los rayos

ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR),

etc. La característica principal de esta

energía es que se puede propagar en el

vacío, sin necesidad de soporte material

alguno.

Ej.: La energía que proporciona el Sol y

que nos llega a la Tierra en forma de luz y

calor.

La energía radiante o energía

electromagnética se

encuentran asociada a las

ondas electromagnéticas.

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Energía Química

La Energía química es la

que se produce en las reacciones

químicas. Una pila o una batería

poseen este tipo de energía.

Ej.: La que posee el carbón y que se

manifiesta al quemarlo

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Energía Nuclear

La Energía nuclear es la energía

almacenada en el núcleo de los átomos y

que se libera en las reacciones nucleares

de fisión y de fusión,

ej.: la energía del uranio, que se

manifiesta en los reactores nucleares.

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Energía Nuclear de fusión

La Fisión nuclear consiste en la

fragmentación de un núcleo "pesado"

(con muchos protones y neutrones) en

otros dos núcleos de,

aproximadamente, la misma masa, al

mismo tiempo que se liberan varios

neutrones. Los neutrones que se

desprenden en la fisión pueden romper

otros núcleos y desencadenar nuevas

fisiones en las que se liberan otros

neutrones que vuelven a repetir el

proceso y así sucesivamente, este

proceso se llama reacción en cadena.

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2.- Clasificación de la Física

La física Clásica:

Es la que estudia todos aquellos fenómenos en

los cuales la velocidad es muy pequeña

comparada con la velocidad de propagación de la

luz.

Isaac Newton es considerado el padre de la física

clásica.

La física Moderna:

Es la que estudia todos aquellos fenómenos

producidos a la velocidad de la luz o con valores

cercanos a ella (v = 300 mil km/s).

Albert Einstein de la física Moderna

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Clasificación de Física

Mecánica

Física

Clásica

Física

Moderna

Termología

Ondas

Óptica

Electromagnetismo

Atómica

Nuclear

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Clasificación de la física

Mecánica

Estudia a un cuerpo en moviendo, el estado de

reposo del mismo y el de fuerza que tiene

dicho cuerpo. Esta a su vez se derivan otras

tres principales ramas. Cinemática, Estática y

Dinamica.

Electromagnetismo

Es una rama de la física que estudia y unifica

los fenómenos eléctricos y magnéticos en una

sola teoría, cuyos fundamentos fueron

sentados por Michael Faraday y formulados

por primera vez de modo completo por James

Clerk Maxwell.

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Clasificación de la física

Termología (termo = calor, logia = estudio)

Es la parte de la física que estudia el calor y

sus efectos sobre la materia. Ella es el

resultado de una acumulación de

descubrimientos que el hombre ha hecho

desde la antigüedad, gracias a científicos

como Joule, Carnot, Kelvin.

Óptica:

Estudia la luz, su comportamiento y su

movimiento.

Acústica:

Indaga el sonido y la forma de propagación.

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3.- Relación de la Física

Física con Astronomía:

Desde el principio del conocimiento , el hombre , siempre ha sentido

curiosidad por los fenómenos que ocurren a su alrededor.

Esta curiosidad, llevó a que surgiera el llamado método científico,

que intentaba explicar de modo racional el porqué o como de las

cosas.

Galileo Galilei, físico y astrónomo italiano nacido en Pisa en 1,564

efectuó grandes contribuciones al desarrollo de las ciencias.

Como gran experimentador, logró construir el primer telescopio para

sus observaciones, logrando con lentes amplificar las imágenes.

Eran los pasos fundamentales para unir la Astronomía con la rama

de la Física llamada OPTICA.

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Relación de la Física con otras áreas

Física con Biología

Los aportes de la física a el estudio de los seres vivos, ha

permitido desentrañar los misteriosos antiguos secretos, de la

unidad fundamental de la vida : La célula .

Por medio de los descubrimientos de la posibilidad de amplificar

las imágenes de los cuerpos celestes, surgió en la rama de la

Óptica un avance que permitió a los biólogos y médicos de la

antigüedad, acceder a poder observar el mundo de lo diminuto.

Por medio de los microscopios oculares de lentes, fueron

posibles los análisis de numerosas muestras de tejidos.

Se aislaron y descubrieron organismos que no podían ser vistos

de otra manera. Así de esta forma se combatieron numerosas

enfermedades que se consideraban pestes incurables.

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Relación de la Física con otras áreas

Microscopio

Con los avances de la técnica fue posible poco a

poco conseguir mayores aumentos y descubrir

nuevos organismos tales como bacterias.

Por medio de ondas de radio, la medicina ha

logrado importantes avances.

Los Rayos X descubiertos por la emisión de

electrones en un tubo de vacío, ayudan hoy en día a

la obtención de radiografías de nuestro esqueleto.

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Relación de la Física con otras áreas

Es importantísimo para los médicos el poder

observar a través de esas imágenes , las fracturas

de los huesos y malformaciones.

También la RADIOTERAPIA y la QUIMIOTERAPIA

son importantes aportes de los descubrimientos

de los físicos.

La radioterapia ayuda mediante ondas

electromagnéticas de frecuencias bajas al alivio

de las personas que sufren de artritis, o sea la

inflamación de los tejidos que rodean las

articulaciones.

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Relación de la Física con otras áreas

Física con Deportes.

Las leyes físicas quedan relacionadas con los

deportes y la gimnasia desde el punto de

vista que nuestros movimientos están regidos

por la gravedad.

En efecto, la atracción que ejerce sobre

nuestro cuerpo, la atracción gravitatoria de la

tierra .

La estructura ósea de nuestro organismo,

desde nuestros primeros pasos en la infancia,

debe luchar por conseguir una posición de

equilibrio cuando estamos parados o nos

desplazamos.

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Relación de la Física con otras áreas

Estudiando dicha fuerza, vemos que dependiendo de este

parámetro, si estuviéramos en la Luna "pesaríamos menos" pues

allí la aceleración de la gravedad sería menor.

Esto lo pudieron comprobar los primeros astronautas que pisaron

la Luna, los cuales llevaban zapatos de plomo para evitar que

flotaran en el vacío y no se pudieran desplazar.

La principal manifestación de la fuerza de la gravedad es cuando

pretendemos saltar hacia arriba.

Nuestro impulso nos eleva hasta cierto punto y luego la tierra nos

atrae hacia ella.

Los gimnastas olímpicos utilizan técnicas que le permiten

mediante la utilización del principio del equilibrio .

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Relación de la Física con otras áreas

Física con Química

La Química es una de las ciencias que mas afinidad tiene con la

Física.

En efecto, los fenómenos físicos ocurren generalmente en

conjunción con los químicos.

Basta ver las manifestaciones de nuestro entorno para poder

aplicar esta situación.

No olvidemos que química + física = Biología , o sea la

manifestación de la vida y los seres vivos.

Muchos físicos también contribuyeron a descubrir fenómenos

químicos dado que en sus experimentos utilizaban reacciones

químicas que originaban reacciones físicas.

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Relación de la Física con otras áreas

Un claro ejemplo de ello ha sido la búsqueda de la estructura y

funcionalidad del átomo.

Recordemos que de una reacción en cadena, cuando un átomo

radiactivo inestable es bombardeado por un neutrón se produce un

estallido del núcleo del mismo y sus componentes a su vez rompen

otros núcleos generando más colisiones.

Esto es una reacción química y su manifestación física es la

generación de una inmensa cantidad de energía en forma de calor.

Llamamos a esto reacción de fusión nuclear.

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4.- Sistemas de Unidades

Los sistemas de unidades son conjuntos de

unidades convenientemente relacionadas entre sí

que se utilizan para medir diversas magnitudes

(longitud, peso, volumen, etc.).

Universalmente se conocen tres sistemas de

unidades: mks o sistema internacional, Técnico y

sistema inglés. Las unidades correspondientes a

las magnitudes (longitud, tiempo y masa)

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Sistemas Internacional

En 1960, científicos y técnicos de todo el mundo se reunieron en

Ginebra, Suiza, y acordaron adoptar el llamado Sistema

Internacional de Unidades (SI), basado en el MKS, cuyas iniciales

corresponden a metro, kilogramo y segundo.

El Sistema Internacional establece siete magnitudes

fundamentales, mismas que señalaremos enseguida, con su

respectiva unidad de medida:

Longitud el metro (m),

Masa el kilogramo (kg),

Tiempo el segundo (s),

Temperatura el grado kelvin (K),

Intensidad de corriente eléctrica el ampere (A),

Intensidad luminosa la candela (cd)

Cantidad de sustancia el mol.

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Sistema Inglés

El sistema inglés que fue utilizado por mucho

tiempo en varios países actualmente sólo se

usa para actividades comerciales en Estados

Unidos de América. Las magnitudes

fundamentales y las unidades que utiliza para

las mismas, son:

Longitud el pie (1 pie mide 30.48 cm)

Masa la libra (1 libra 5 454 g)

Tiempo el segundo

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Magnitudes fundamentales y derivadas

Magnitudes fundamentales

Son aquellas que no se definen en función

de otras magnitudes físicas y, por tanto,

sirven de base para obtener las demás

magnitudes utilizadas en la física.

Magnitudes derivadas

Las que reciben el nombre de magnitudes

derivadas. Por tanto, las magnitudes

derivadas resultan de multiplicar o dividir

entre sí las magnitudes fundamentales

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Tabla

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Submúltiplos

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Unidades Radiológicas

En 1981, la international Commisión on Radiation Units and

Measurements (ICRU) decretó las unidades estándar basadas en

Sistema Internacional y ha sido adoptadas por todos los países.

Medida Nombre Símbolo Nombre Símbolo

Exposición Roentgen R Kerma en aire Gya C/kg

Dosis

AbsorbidaRad Rad Gray Gyz J/kg

Dosis

efectivarem rem Sievert Sv J/kg

Radiactividad Curie Ci Becquerel Bq

Unidades Convencionales Unidades en S. I.

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Equivalencia

Multiplicar R por 0.01 para obtener Gya

Multiplicar rad por 0.01 para obtener Gyz

Multiplicar rem por 0.01 para obtener Sv

Multiplicar Ci por 3.7E 10 para obtener Bq

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Equivalencia

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Conversión de Unidades

Convertir 5.8 km a m

1 𝑘𝑚 → 1000 𝑚5.8 𝑘𝑚 → 𝑥 𝑚

𝑥 =5.8 𝑥 1000

1

𝑥 = 5 800 𝑚

35m i é r c o l e s , s e p t i e m b r e 1 0 , 1 0 : 1 9 : 5 2 P M

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Conversión de Unidades

Convertir 5.8 km a m

1 𝑘𝑚 → 1000 𝑚5.8 𝑘𝑚 → 𝑥 𝑚

𝑥 =5.8 𝑥 1000

1

𝑥 = 5 800 𝑚

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Definición de Materia

Convertir 130 ft/h a m/s

130𝑓𝑡

1 𝑚

3.28 𝑓𝑡

1 ℎ

3600 𝑠= 0.011 𝑚/𝑠

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Ejercicios

12 kg a libras

30 pulg a cm

15 m a Yardas

3 galones a litros

300 m/s a km/h

80 km/h a m/s

12 millas/ h a m/s

10 km/h a milla/h

80 pies/s a km/h

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Unidad I.- Física Clásica

Movimiento y Fuerza

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Movimiento y fuerza

MRU1

MRUA2

Fuerza3

Masa e Impulso4

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Movimiento

En mecánica, el movimiento es un cambio

de posición en el espacio de algún tipo de materia

de acuerdo con un observador físico.

La descripción y estudio del movimiento de un

cuerpo exige determinar su posición en el espacio

en función del tiempo respecto a un cierto sistema

de referencia.

Dado el carácter relativo del movimiento, este no

puede ser definido como un cambio físico, ya que

un observador inmóvil respecto a un cuerpo no

percibirá movimiento alguno, mientras que un

segundo observador respecto al primero percibirá

movimiento del cuerpo.

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Movimiento

La Cinemática (del griego κινεω, kineo,

movimiento) es la rama de la mecánica

clásica que estudia las leyes del

movimiento de los cuerpos sin tener en

cuenta las causas que lo producen,

limitándose, esencialmente, al estudio de

la trayectoria en función del tiempo.

Movimiento rectilíneo uniforme.

Movimiento circular.

Movimiento armónico simple

Movimiento parabólico.

Movimiento pendular.

Movimiento de sólido rígido

Movimiento ondulatorio

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Movimiento rectilíneo uniforme

Un movimiento es rectilíneo cuando

describe una trayectoria recta. En ese tipo

de movimiento la aceleración y la velocidad

son siempre paralelas. Usualmente se

estudian dos casos particulares de

movimiento rectilíneo:

El movimiento rectilíneo uniforme:

Cuya trayectoria además de ser una línea

recta se recorre a velocidad constante, es

decir, con una aceleración nula. Esto

implica que la velocidad media entre dos

instantes cualesquiera siempre tendrá el

mismo valor. Además la velocidad

instantánea y media de este movimiento

coincidirán.

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Movimiento rectilíneo uniforme

Dónde:

v = Velocidad (m/s)

a = Aceleración m/s2

t = tiempo (s)

d = distancia (m)

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Movimiento rectilíneo uniforme

1. Un automóvil se desplaza con una rapidez de 30 m/s

por segundo, con movimiento rectilíneo uniforme. Calcule la

distancia que recorrerá en 12 segundos.

2. El automóvil de la figura se desplaza con movimiento rectilíneo

uniforme ¿cuánto demorará en recorrer 258 kilómetros si se

mueve con una rapidez de 86 km/h?

3. ¿Con qué rapidez se desplaza un móvil que recorre 774 metros

en 59 segundos?

4. Un automóvil que circula con una velocidad constante de 72

km/h, tarda 20 min en ir de una ciudad A a otra ciudad B. ¿Qué

distancia separa a las dos ciudades?

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Movimiento rectilíneo U.A.

El Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

Es aquél en el que un cuerpo se desplaza sobre una recta con

aceleración constante. Esto implica que en cualquier intervalo de

tiempo, la aceleración del cuerpo tendrá siempre el mismo valor.

Por ejemplo la caída libre de un cuerpo, con aceleración de

la gravedad constante

Velocidad inicial Vo (m/s)

Velocidad final Vf (m/s)

Aceleración a (m/s2)

Tiempo t (s)

Distancia d (m)

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Movimiento Rectilíneo U.A

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Movimiento Rectilíneo U.A

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Movimiento Rectilíneo U.A

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Movimiento Rectilíneo U.A

1.- Una lancha de motor parte del reposo y alcanza una velocidad de

15 m /s en un tiempo de 6 s. ¿Cuál era su aceleración y cuán lejos

viajó?

a = 2.50 m /s2 x = 45.0 m

2.- Un avión aterriza en la cubierta de un portaaviones con una

velocidad inicial de 90 m /s y se detiene por completo en una

distancia de 100 m. Encuentre la aceleración y el tiempo necesario

para detenerlo.

a = - 40.5 m /s2 t = 2.22 s

3.- Un tren que viaja inicialmente a 16 m /s se acelera

constantemente a razón de 2 m /s2 en la misma dirección.

¿Cuán lejos viajará en 20 s? ¿Cuál será su velocidad final?

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Movimiento Rectilíneo U.A

6.1.- Un automóvil recorre una distancia de 86 km a una rapidez

media de 8 m/s. ¿Cuántas horas requirió para completar el viaje?

Resp. 2.99 h

6.2. El sonido viaja con una rapidez media de 340 m/s. El

relámpago que proviene de una nube causante de una tormenta

distante se observa en forma casi inmediata. Si el sonido del rayo

llega a nuestro oído 3 s después, ¿a qué distancia está la tormenta?

6.3. Un cohete pequeño sale de su plataforma en dirección vertical

ascendente y recorre una distancia de 40 m antes de volver a la

Tierra 5 s después de que fue lanzado. ¿Cuál fue la velocidad media

de su re corrido? Resp. 16 m /s

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Movimiento Rectilíneo U.A

Un camión que viaja a 60 m i/h frena hasta detener se por

completo en un tramo de 180 ft. ¿Cuáles fueron la aceleración

media y el tiempo de frenado?

Resp. —21.5 ft/s 2, 4.09 s

6.14. En la cubierta de un portaaviones, un dispositivo de frenado

permite detener un avión en 1.5 s. La aceleración media fue de 49

m /s2. ¿Cuál fue la distancia de frenado? ¿Cuál fue la rapidez

inicial?

6.15. En una prueba de frenado, un vehículo que viaja a 60 km /h

se detiene en un tiempo de 3 s. ¿Cuáles fueron la aceleración y la

distancia de frenado?

Resp. -5 .5 6 m /s2, 25.0 m

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Movimiento Rectilíneo U.A

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Movimiento

Un avión despega de la pista de un aeropuerto, con una velocidad

de 144 Km/h después de recorrer 1000 m de la misma, si partió del

reposo. Calcular a) la aceleración durante ese trayecto. b) El

tiempo que ha tardado en despegar c) La distancia recorrida en

tierra en el último segundo.

Sol.: a) 0.8 m/s2 b) 50 s c) 39.6 m

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Fuerza

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Movimiento

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