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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
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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
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 M6
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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
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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
ℎ
1 𝑚
3.28 𝑓𝑡
1 ℎ
3600 𝑠= 0.011 𝑚/𝑠
37m 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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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
38m i é r c o l e s , s e p t i e m b r e 1 0 , 1 0 : 3 0 : 4 8 P M
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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)
22/10/2014 09:34:10 p. m. 44
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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?
22/10/2014 09:34:10 p. m. 45
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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)
22/10/2014 09:34:10 p. m. 46
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Movimiento Rectilíneo U.A
22/10/2014 09:34:10 p. m. 47
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Movimiento Rectilíneo U.A
22/10/2014 09:34:10 p. m. 48
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Movimiento Rectilíneo U.A
22/10/2014 09:34:10 p. m. 49
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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?
22/10/2014 09:34:10 p. m. 50
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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
22/10/2014 09:34:10 p. m. 53
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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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Add your company slogan
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