guia 5 el movimiento

5/7/2018 guia 5 el movimiento - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/guia-5-el-movimiento 1/10

INSTITUCIÓN EDUCATIVA TULIO ENRIQUE TASCÓNGuía de física 05

UNIDAD: EL MOVIMIENTO

LOGRO∗ Formular prácticas de campo y ejercicios de aplicación sobre la temática de los diversos

movimientos y dinámica (fuerzas) de partículas y cuerpos en las cuales el estudianteobserva, analiza, describe y comprende los diversos componentes de la práctica con lateoría

∗ Identificar los conceptos de posición, desplazamiento, velocidad y aceleración∗ Describir el movimiento de una partícula que posee M.U Y/O M.U.A.∗ Describe el movimiento por medio de tablas y graficas

EJE TEMÁTICO: El movimiento rectilíneo

GRADO _____

NOMBRE________________________________

FCHA

INFORMACION

El movimiento de los cuerpos es un fenómeno del que sabemos muchas cosas, ya quedesde nuestra infancia, observamos que los cuerpos se mueven a nuestro alrededor, al mismotiempo que nosotros también nos movemos.

Desde las investigaciones realizadas por Galileo y Newton en el siglo XVII se ha visto la

importancia del estudio del movimiento. A partir de allí se generó una nueva concepción deluniverso, en la cual el movimiento de los cuerpos terrestres y celestes se rige por las mismasleyes. Esta es una de las razones por las cuales es posible que a veces tengamos dudas acercade qué cuerpos son los que realmente se mueven y qué cuerpos permanecen en reposo.

Al hablar de movimiento es muy común escuchar expresiones como: excedió el límite develocidad, podría ir más rápido o desde dónde viene. Estas y otras expresiones hacen referenciaa conceptos propios de la física que, aunque son de uso cotidiano, tienen inmersos aspectosmatemáticos importantes de analizar.

En esta unidad estudiaremos el movimiento de los cuerpos en línea recta, considerando el casoparticular de los cuerpos cuando caen o cuando son lanzados hacia arriba, y obtendremosecuaciones para describirlos.

LA MECANICA

La mecánica es la rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos, fenómeno quepuede ser tratado desde dos enfoques diferentes. El primero es la simple descripción delmovimiento y el segundo es el análisis de la causa que lo produce.

Cuando nos limitamos a describir el movimiento, nos ocupamos de la parte de la mecánicallamada cinemática'. Cuando analizamos la causa que produce el movimiento de un cuerpo yestudiamos sus propiedades, nos ocupamos de la dinámica.

En esta unidad estudiaremos el movimiento de los cuerpos cinemáticamente, limitando ladescripción de éste al movimiento a lo largo de una trayectoria rectilínea ..

Así por ejemplo, si un automóvil que viaja a la velocidad de 40 km/h desea detenerse endeterminado sitio, desde el punto de vista de la cinemática no interesa conocer la efectividad delos frenos, ni la masa del vehículo, sino la distancia en que puede detenerse y el tiempo querequiere para ello.

CONCEPTOS BASICOS

DESPLZAMIENTOUn cuerpo se encuentra en movimiento con relación a un punto fijo, llamado sistema de referencia, si a

medida que transcurre el tiempo, la posición relativa respecto a esté punto varia.

POSICIÓN DE UN CUERPO

La posición de un cuerpo sobre una línea recta, en la cual se ha escogido "el cero" como punto

de referencia, está determinada por la coordenada X del punto donde se encuentra.



La posición puede ser positiva O negativa, dependiendo si está a la derecha o izquierda del cero,respectivamente. Se llama vector posición (x) al vector que se traza desde el origen hasta lacoordenada posición del cuerpo.

EJEMPLO

Si el cuerpo se encuentra en la posición x1 su coordenada respecto al origen es -4 m. Si el cuerpo se encuentra

en la posición x2, su coordenada será 5 m. Los vectores posición son 1 Y 2

CUERPOS PUNTUALES : Un cuerpo puntual o partícula material es un objeto queconsideramos sin tamaño, que puede tener movimiento, pero que no existe en lanaturaleza

TRAYECTORIA: La trayectoria es la línea que un móvil describe sobre su movimiento

Considerando la trayectoria descrita por el objeto, el movimiento puede ser:

• Rectilíneo, cuando su trayectoria se describe sobre una línea recta. •

Curvilíneo, cuando su trayectoria se describe sobre una línea curva. El

movimiento curvilíneo puede ser:

• Circular, si la trayectoria en una circunferencia, como ocurre con el extremo de lasmanecillas del reloj.

• Elíptico, si la trayectoria es una elipse, como ocurre con el movimiento planetario.

• Parabólico, si la trayectoria es una parábola, como ocurre con el movimiento de losproyectiles.

•

DISTANCIA RECORRIDA: La distancia recorrida por el objeto es la medida de la

DESPLAZAMIENTO

Cuando un cuerpo cambia de posición se produce un desplazamiento.El vector desplazamiento describe el cambio de posición del cuerpo que se mueve de i

(posición inicial) a f (posición final).

DESPLAZAMIENTO: es el cambio de posición que sufre un cuerpo

Desplazamiento = posición final – posición inicial

EJEMPLO

¿Cuál es el desplazamiento de un cuerpo que cambia de la posición 1 = -3m a 2 = 4m?



¿Cuál es el desplazamiento de un cuerpo que cambia de la posición 2 a la posición 1

¿Cuál es su desplazamiento?



GRAFICOS DE POSICION CONTRA TIEMPO

Como los desplazamientos no son instantáneos, sino que se realizan mientrastranscurre el tiempo, se facilita la descripción del movimiento al hacer un gráfico deposición contra tiempo. En el eje vertical se representan las posiciones que ocupa elcuerpo y en el eje horizontal el tiempo.

A) El siguiente gráfico de posición contra tiempo, representa el movimiento de unapartícula durante 9 segundos. Basándote en la información que éste te suministra,analiza el movimiento de la partícula, describe en cada uno de los intervalos detiempo el desplazamiento que ha sufrido el móvil, luego analiza el desplazamientototal y el espacio recorrido.

1) Cuando t = Os, ¿en cuál posición se encuentra el móvil? ¿Qué posición ocupa a los2s? ¿Cuál fue el desplazamiento en el primer intervalo de tiempo?

2) En el segundo intervalo, ¿cuál fue el desplazamiento del móvil? ¿Cambió suposición?; en t = 4s, ¿cuál es la posición del móvil?

3) En el tercer intervalo entre t = 4 s y t = 5 s, ¿qué desplazamiento sufre el móvil?¿Qué espacio ha recorrido el móvil hasta este instante?

4) Entre los cinco y los seis segundos, el cuerpo regresa a su posición original, ¿cuálfue su desplazamiento? ¿Es positivo o negativo este desplazamiento?

5) ¿Cuánto tiempo permanece el cuerpo en esta última posición? ¿Qué sucede entrelos seis y los siete segundos?

6) Finalmente, el cuerpo se mueve durante dos segundos. ¿Cuál es la última posiciónque ocupa? ¿Cuál fue su desplazamiento entre t = 7 s y t = 9 s? ¿Cuál fue eldesplazamiento total? ¿Cuál fue el espacio total recorrido por el móvil?

VELOCIDAD

LA VELOCIDAD es el tiempo que tarda un cuerpo en realizar cierto desplazamiento

VELOCIDD MEDIA

Consideremos dos móviles, A y B, que siguen las trayectorias ilustradas en la siguientegráfica de posición contra tiempo:



El móvil A en el primer segundo se desplaza 6 m, mientras que B solamente sedesplaza 2 m. Esto significa que la velocidad con que se movió A, fue superior a la deB. Sin embargo, durante el segundo siguiente, el móvil A estuvo en reposo, mientras Baumentó su velocidad y alcanzó a A. Al cabo de los dos segundos, el desplazamientototal de cada cuerpo fue igual a 6 m.

La velocidad media de los móviles en el primer segundo se calcula por medio de lapendiente de la gráfica:

= 6m/s

Vemos cómo en el primer segundo, la velocidad de A fue de 6 mis, mientras la de B fuesólo de 2 mis.

En el siguiente segundo tenemos:

El móvil A estuvo en reposo mientras B viajo 4m/sSi consideramos el desplazamiento total, obtenemos la velocidad media de los

móviles en el intervalo de tiempo de los dos segundos

La velocidad media de un móvil en un intervalo de tiempo dado, se calculahallando el cociente entre el desplazamiento y el tiempo transcurrido

LA RAPIDEZ MEDIACuando consideramos el espacio total recorrido por el móvil, en lugar deldesplazamiento que sufre, nos referimos a rapidez media en lugar de lavelocidad media. La diferencia consiste en que la velocidad media es unamagnitud vectorial, mientras la rapidez media es escalar

El siguiente grafico ilustra la trayectoria de un móvil

Calcular la velocidad media en cada intervalo

La rapidez media es el cociente entre la distancia recorrida por el móvil y eltiempo empleado en recorrerla



Calcular velocidad media y rapidez media de todo el movimiento



UNIDADES DE VELOCIDAD.Las unidades de velocidad se obtienen del cociente entre las unidades dedesplazamiento y las unidades de tiempo. ¿Cuáles son las unidades de desplazamientoy tiempo en el SI? ¿En el sistema CGS, cuáles son las unidades de desplazamiento ytiempo? ¿Cuál es la unidad de velocidad en el SI? ¿En qué unidad se mide la velocidaden el sistema CGS?

EL MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME

Para analizar este tipo de movimiento consideremos la siguiente tabla de datosque se obtuvo al medir las diferentes posiciones que ocupa una partícula enintervalos de tiempo dados.

X(m)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

t(s) 0 0.5

1) Elabora una grafica de espacio(x) contra tiempo(t)

2) ¿Qué tipo de grafico obtuviste?3) Plantea la relación que existe entre x y t4) Encontrar la ecuación que liga las dos magnitudes5) Encuentra el valor de la constante de proporcionalidad

GRAFICAS DE VELOCIDAD-TIEMPO (v-t)Al realizar la grafica de velocidad (v) contra tiempo (t) se obtiene una recta paralela aleje horizontal.El área del rectángulo limitado por los ejes, la recte respectiva y una paralela al ejevertical, representan el espacio recorrido por el móvil ya que:

Área = altura por base

X = v.t

Problemas de movimiento uniforme

Ejemplo

¿Cuál es la velocidad de un móvil que con movimiento uniforme, ha de morado 5s pararecorrer una distancia de 120cm?

Datos incógnita v? (velocidad)

x= 120cm (distancia)

t= 5s (tiempo)

Un cuerpo describe un movimiento rectilíneo uniforme cuando recorre

espacios iguales en tiempos iguales, es decir, cuando su trayectoria es recta y

su velocidad es constante

La ecuación del espacio recorrido en función del tiempo es:

x= v t

Donde v es constante



como el movimiento es uniforme, la magnitud de la velocidad se calcula con laexpresión

v=x/t v= 120cm/5s = 24cm/s



TALLER DE LA GUÍA NO 5

RESOLVER LOS SIGUIENTES PROBLEMAS

1. Un automóvil se desplazadurante 35 minutos con unavelocidad media de 85 km/h.¿Qué distancia recorre?

2. Un automóvil recorre 36 kmdurante una hora y media. ¿Conqué rapidez constante semueve?

3. La velocidad del sonido en elaire es de 340 mis. Determina eltiempo que tarda en escucharseel sonido de una sirena que seencuentra situada a 10 km.

4. Calcular el tiempo que tarda unautomóvil en recorrer 3 km, siviaja a una velocidad de 60km/h. Expresar el tiempo ensegundos.

5. En los mundiales de ciclismo, unciclista de ruta se mueve conuna rapidez constante de 40mis. Si la distancia por recorreres de 265.200 m, ¿cuántotiempo empleará en llegar a la

meta?6. La gráfica de x-t corresponde almovimiento de un cuerpo quese mueve en línea recta.

a) ¿En qué intervalo (s) la rapidezes cero?

b) ¿En qué intervalos se presentala mayor rapidez?

c) ¿En qué intervalo disminuye larapidez?

d) ¿Cuál es el espacio total

recorrido?e) ¿Cuál es la rapidezmedia total?

7. En la siguiente gráfica seobserva el movimiento descritopor una persona.

Determina:a) La gráfica de velocidad-tiempo.b) ¿En qué intervalo el móvil

tiene la mayor aceleración?c) ¿En qué intervalo el móvil

tiene la menor aceleración?d) ¿En qué momento la aceleración

es nula?8. Un auto se mueve con velocidad

constante de 216 km/h. Expresaesta velocidad en mis y calculaen m el espacio recorrido en 15

segundos.9. Un móvil viaja con velocidad de

0.6 km/h; calcula el espaciorecorrido en 3 segundos.

10. La velocidad de un avión es 980km/h y la de otro 300 mis. ¿Cuálde los dos es más veloz? .

11. ¿Cuánto tarda un vehículo enrecorrer 600 km con velocidadconstante de 12 mis?

12. El sonido se propaga en el airecon una velocidad de 340 mi s.¿Qué tiempo tarda enescacharse el estampido de uncañón situado a 15 km?

13. Un auto se mueve por unacarretera de acuerdo con elsiguiente gráfico:

a) Describe el movimiento delauto.

b) ¿Qué distancia recorrió?c) ¿Cuál fue su desplazamiento?

14. Un motociclista viaja hacia eloriente' con velocidad de 90km/h durante 10 minutos; re-gresa luego al occidente convelocidad de 54 km/h durante20 minutos y finalmente vuelvehacia el oriente, durante 15minutos viajando con velocidadde 108 km/h. Calcula para dviaje completo:

a) El espacio total recorrido.

b) La rapidez media.c) El desplazamiento.



d) La velocidad media.

15. Dos trenes parten de una mismaestación, uno a 50 km/h y elotro a 72 km/h. ¿A qué distanciase encontrará uno de otro al

cabo de 120 minutos:a) Si marchan en el mismosentido?

b) Si marchan en sentidosopuestos?

16. Dos estaciones A y B estánseparadas 4~0 km. De A saleun tren hacia B con velocidadde 50 km/h ysimultáneamente sale un trende B hacia A con velocidad de30 km/h. Calcular a qué

distancia de A se cruzan 'y aqué tiempo después de haberpartido.

17. Dos estaciones A y B estánseparadas 430 km. De A saleun tren hacia B con velocidadde 40 km/h y dos horas mástarde sale un tren de B haciaA con velocidad de 30 km/h.

Calcular a qué distancia de Ase cruzan y a qué tiempodespués de haber partido elsegundo tren.

18. Dos trenes parten de dosciudades A y B distantes entre sí 500 km, con velocidades de 90 \km/h y 60 km/hrespectivamente. Pero el de Bsale una hora antes. ¿Cuándo seencontrarán y a qué distancia?

a. Si viajan el uno hacia el otro.b. Si viajan en el sentido de A

hacia B.

Documents

guia 5 el movimiento