Energía: Planificación de la unidad Objetivos

Energía: Planificación de la unidad
Física de PSI
Objetivos
El trabajo y el teorema del trabajo-energía
1) Los estudiantes deberían comprender la definición de trabajo, incluyendo cuando el trabajo es positivo,
negativo o cero, para poder:
a) Calcular el trabajo realizado por una fuerza constante específica en un objeto que realiza un
desplazamiento determinado.
b) Relacionar el trabajo realizado por una fuerza con el área bajo la curva en un gráfico de
fuerza en función de la posición, y calcular este trabajo considerando que la fuerza es una función
lineal de la posición.
c) Usar la operación del producto escalar para calcular el trabajo realizado por una fuerza
constante específica F sobre un objeto que se desplaza en un plano.
2) Los estudiantes deberían comprender y poder aplicar el teorema de trabajo-energía, para poder:
a) Calcular el cambio en la energía cinética o la rapidez resultante al realizar una determinada
cantidad de trabajo sobre un objeto.
b) Calcular el trabajo realizado por la fuerza neta, o por cada una de las fuerzas que componen la
fuerza neta, sobre un objeto que sufre un determinado cambio en la rapidez o en la energía
cinética.
c) Aplicar el teorema para determinar el cambio en la rapidez y energía cinética de un objeto, que
resulta de la aplicación de fuerzas determinadas, o establecer la fuerza que se necesita para llevar
un objeto a un punto de descanso en una distancia especifica.
Fuerzas y energía potencial
3) Los estudiantes deberían comprender el concepto de fuerzas conservativas, para poder:
a) Describir ejemplos de fuerzas conservativas y no conservativas.
4) Los estudiantes deberían comprender el concepto de energía potencial, para poder:
a) Expresar la fuerza que ejerce un resorte ideal y la energía potencial de un resorte estirado o
comprimido.
b) Calcular la energía potencial de uno o más objetos en un campo gravitacional uniforme.
Conservación de la energía
5) Los estudiantes deberían comprender los conceptos de energía mecánica y energía total para poder:
a) Establecer y aplicar la relación entre el trabajo realizado sobre un objeto por fuerzas no
conservativas y el cambio en la energía mecánica de un objeto.
b) Describir e identificar situaciones en las que la energía mecánica se convierte en otras formas
de energía.
c) Analizar situaciones en las que la energía mecánica de un objeto cambia por la fricción o por
una fuerza específica aplicada en forma externa.
6) Los estudiantes deberían comprender el concepto de la conservación de la energía para poder:
a) Identificar situaciones en las que la energía mecánica se conserva o no.
b) Aplicar la conservación de la energía en el análisis del movimiento de sistemas de objetos
conectados, tal como una máquina de Atwood.
c) Aplicar la conservación de la energía en el análisis del movimiento de objetos que se mueven
bajo la influencia de resortes.
d) Reconocer y resolver problemas que necesitan de la aplicación tanto de la conservación de la
energía como de las Leyes de Newton.
Potencia
7) Los estudiantes deberían comprender la definición de potencia para poder:
a) Calcular la potencia requerida para mantener el movimiento de un objeto con una aceleración
constante (por ejemplo, para mover un objeto a lo largo de una superficie de nivel, para levantar
un objeto a una velocidad constante, o para superar la fricción de un objeto que se mueve a
rapidez constante).
b) Calcular el trabajo realizado por la fuerza que proporciona una potencia constante, o la
potencia promedio suministrada por una fuerza que realiza una cantidad determinada de trabajo.
Preguntas esenciales
¿Cómo determinamos el trabajo realizado en un sistema físico cuando se conocen la
fuerza neta que actúa sobre él y su desplazamiento?
¿Cómo utilizamos el teorema de trabajo-energía para determinar el movimiento de un
objeto?
¿Cómo aplicamos la conservación de la energía para determinar la posición y el
movimiento de un objeto?
Contenidos
Trabajo
Energía
Potencia
Habilidades
Los estudiantes aprenderán la relación entre ciertas cantidades de la física relacionadas: el
trabajo mecánico, la energía y la potencia. Aprenderán la ley fundamental de la física: la
conservación de la energía. Utilizarán las siguientes ecuaciones para resolver problemas:
P= W/T
Potencia
P= Fv
Potencia
W= FDparalela
Trabajo
EPG= mgh
EP gravitacional
EC= ½ mv2
Energía cinética
E= ½ kx2
Energía resultante de un resorte
Evaluaciones
Cuestionario de trabajo y energía
Cuestionario de conservación de la energía
Cuestionario de Potencia
Cuestionario del Laboratorio de energía
Prueba de unidad de trabajo y energía
Actividades
Resolución de problemas en grupos pequeños
Desarrollo de un experimento de laboratorio
Resolución de problemas para resolver en casa
Guía de programación de cuestionarios
Esta guía pretende funcionar a modo orientativo únicamente. La verdadera programación de actividades
deberá determinarse a partir de los resultados de los exámenes formativos. Esta guía fue diseñada en
períodos de instrucción de aproximadamente 31 minutos.
La siguiente guía debería ser utilizada por aquellos grupos que oscilen entre el 50% del cronograma y el
cronograma completo e incluye todos los problemas, diapositivas de presentaciones y cuestionarios. La
segunda guía es para aquellos que se mueven por debajo del 50% del ritmo del cronograma, y excluye los
ítems marcados con asterisco (* ó **).
50%-Cronograma completo (incluye todas las diapositivas, trabajo en casa, etc.)
Día
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Tema
Conservación de la
energía y trabajo
Energía potencial
gravitacional
Energía potencial
elástica y cinética
Problemas mixtos en las
presentaciones
Cuestionario de trabajo
y energía
Más problemas mixtos
Conservación de la
energía
Laboratorio de lanzador
de canicas
Potencia
Cuestionario de
conservación de la
energía
Problemas generales
Problemas generales
Cuestionario de Potencia
Problemas generales
Revise las preguntas
OM
Examen de trabajo y
energía
Trabajo en clase
Clase total N°1-4
Grupos pequeños N°5-7
Clase total N°12-15
Grupos pequeños N°16-19
Grupos pequeños N°25-27 y
31-39
Grupos pequeños N°55-61
Cuestionario
Toda la clase N°62-65 (en la
presentación)
Grupos pequeños N°66-71
Trabajo en casa
Problemas N° 8-11 y lectura
hasta la pág 4
Problemas N° 20-24 y lectura
hasta la pág 5 (inclusive)
Problemas N°28-30 y 40-43 y
lectura hasta la pág 10
Problemas N°44-54
Termine de leer el capítulo,
comience con las preguntas OM
Problemas N°72-78
Termine el informe
Clase total N°79-82
Grupos pequeños N°83-86
Cuestionario de conservación
Toda la clase N°92
Problemas N°87-91
Clase total N°94 y 96
Grupos pequeños N°99
ProblemasN°95 y 97
Termine el N°99 y las preguntas
OM
Problema N° 93
Por debajo del 50% del ritmo del cronograma (excluye las diapositivas, trabajo en clase, etc. que
esté marcado con 1 ó 2 asteriscos)
Día
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Tema
Conservación de la
energía y trabajo
Energía potencial
gravitacional
Energía potencial
elástica y cinética
Problemas mixtos en las
presentaciones
Cuestionario de trabajo
y energía
Más problemas mixtos
Conservación de la
energía
Laboratorio de lanzador
de canicas
Potencia
Cuestionario de
conservación de la
energía
Problemas generales
Problemas generales
Cuestionario de
potencia,
Revise los problemas
generales, trabaje con
OM
Revise las preguntas
OM
Examen de trabajo y
energía
Trabajo en clase
Clase total N° 1-4
Grupos pequeños N° 5-7
Clase total N°12-15
Grupos pequeños N°16-19
Grupos pequeños N°25-27 y
31-39
Grupos pequeños N°55-61
Cuestionario
Toda la clase N°62-65 (en las
presentaciones)
Grupos pequeños #66-71
Trabajo en casa
Problemas N°8-11 y lectura
hasta la pág 4
Problemas N°20-24 y lectura
hasta la pág 5 (inclusive)
Problemas N°28-30 y 40-43 y
lectura hasta la pág 10
Problemas N°44-54
Termine de leer el capítulo,
comience con las preguntas MC
Problemas N° 72-78
Termine el informe
Clase total N°79-82
Grupos pequeños N°83-86
Cuestionario de conservación
Toda la clase N°92
Problemas N°87-91
Clase total N° 94, 96, 98
Preguntas OM
Problemas N°95, 99
Termine el N°99 y las preguntas
OM
Problema N°93