UNIDAD EDUCATIVA EXPERIMENTAL SANTANA

UNIDAD EDUCATIVA SANTANA
SECCIÓN SECUNDARIA
GUÍA DIDÁCTICA Nº 1
AÑO LECTIVO 2010- 2011
Datos informativos
AREA: Ciencias Exactas
ASIGNATURA: Física
CURSO: 2º de bachillerato
ESPECIALIDAD: Exactas
PROFESOR: Rodrigo Velasco
E-mail: [email protected]
FECHA DE ENTREGA:……………….
ALUMNO(A)…………………………..
Te mueves….
¿Sin tocarte?
Tópico Generativo
Isaac Newton (1642-1727), matemático y físico británico, considerado
uno de los más grandes científicos de la historia, que hizo importantes
aportaciones en muchos campos de la ciencia. Sus descubrimientos y
teorías sirvieron de base a la mayor parte de los avances científicos
desarrollados desde su época. Newton fue, junto al matemático alemán
Gottfried Wilhelm Leibniz, uno de los inventores de la rama de las
matemáticas denominada cálculo. También resolvió cuestiones relativas a
la luz y la óptica, formuló las leyes del movimiento y dedujo a partir de
ellas la ley de la gravitación universal. Ahora comenzamos el estudio de la
Mecánica y sus Leyes. Adelante!!! Tú si puedes…
Hilos Conductores
Los alumnos(as) comprenderán:
1. Demostrar que comprenden:
a. Los hechos y los conceptos científicos
b. Las técnicas y los métodos científicos
c. La terminología científica
d. Los métodos de presentación de la información
científica.
2. Aplicar y emplear:
a. los hechos y los conceptos científicos
b. las técnicas y los métodos científicos
c. la terminología científica para comunicar información de
forma eficaz
d. los métodos apropiados de presentación de la
información científica.
3. Elaborar, analizar y evaluar:
a. Hipótesis, problemas de investigación y predicciones
b. Técnicas y métodos científicos
c. Explicaciones científicas.
4.
Metas de Comprensión
Los alumnos(as) comprenderán:
 ¿cuál es la primera ley de Newton y
su aplicación?
 ¿cómo
y
dónde
podríamos
encontrar este principio para su
posterior aplicación?
 Las fuerzas y el movimiento.
 Cómo se miden las fuerzas.
 Primera ley de Newton.
Principio de la Inercia.
Consideraciones Generales
La presente guía es un documento que te ayudará
a la comprensión de los temas propuestos, lee
cuidadosamente, resuelve los ejercicios planteados
y recuerda, si tienes alguna pregunta no dudes en
consultarlo a tu profesor.
Preparado por Rodrigo Velasco
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Guía 1
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Desempeños de Comprensión
Desempeño Nº 1
Las fuerzas y el movimiento
La fuerza, es cualquier acción o influencia que modifica el estado de reposo o de movimiento de un objeto.
Las fuerzas se miden por los efectos que producen, es decir, a partir de las deformaciones o cambios de
movimiento que producen sobre los objetos. En consecuencia, la acción de una fuerza, produce un cambio de
estado en un cuerpo, generando un fenómeno llamado movimiento.
Unidad de medida de la fuerza: el Newton (N)
Instrumento de medición
El dinamómetro, es el instrumento de medición de la fuerza, el cual consta de un muelle o resorte graduado
para distintas fuerzas, cuyo módulo viene indicado en una escala. En el Sistema Internacional de unidades,
la fuerza se mide en newtons: 1 newton (N) es la fuerza que proporciona a un objeto de 1 kg de masa una
aceleración de 1 m/s2.
Dibuja aquí, el esquema de uno de
los dinamómetros que tenemos en
el laboratorio.
La ley de Hooke
Robert Hooke formuló la ley que lleva su nombre, que establece que un cuerpo elástico se deforma
proporcionalmente a la fuerza que actúa sobre él.
Esta gráfica muestra el aumento de longitud
(alargamiento) de un alambre elástico a medida que
aumenta la fuerza ejercida sobre el mismo. En la parte
lineal de la gráfica, la longitud aumenta 10 mm por
cada newton (N) adicional de fuerza aplicada.
El cambio de longitud (deformación) es proporcional a
la fuerza (tensión). El alambre empieza a estirarse
desproporcionadamente para una fuerza aplicada
superior a 8 N, que es el límite de elasticidad del
alambre. Cuando se supera este límite, el alambre
reduce su longitud al dejar de aplicar la fuerza, pero
ya no recupera su longitud original.
La relación de R. Hooke planteó implica la fuerza (F)
ejercida en un resorte y su respectivo alargamiento
(∆x), quedando de la siguiente manera:
F
k
x
Donde, k representa la constante de elasticidad del resorte
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Desempeño Nº 1
 En base a la teoría dada, encuentra el desarrollo de las unidades de la
fuerza y de la constante elástica.
 ¿Qué ocurrirá con el movimiento de un cuerpo si la superficie sobre la cual
se desplaza no opusiera rozamiento?
 Investiga en tu cuaderno acerca de los tipos de fuerzas que existen con su
significado y su aplicación.
 Construye 2 dinamómetros cuyos fondo escala sean entre 2 N y 5 N.
Desempeño Nº 2
Primera ley de Newton - Principio de la inercia
La primera ley de Newton afirma que si la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre un objeto es cero, el
objeto permanecerá en reposo o seguirá moviéndose a velocidad constante. El que la fuerza ejercida sobre un
objeto sea cero no significa necesariamente que su velocidad sea cero. Si no está sometido a ninguna fuerza
(incluido el rozamiento), un objeto en movimiento seguirá desplazándose a velocidad constante.
Ley de la Inercia: “Todo cuerpo permanece en reposo o en
movimiento rectilíneo uniforme si no actúa ninguna fuerza sobre él o
si la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre él (fuerza
neta) es nula.”
En el siguiente gráfico, se describe este principio tomando un caso de la vida cotidiana:
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Algunas fuerzas comunes
-El peso, es una medida de la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto. En las proximidades de
la Tierra, y mientras no haya una causa que lo impida, todos los objetos caen animados de una
aceleración (g), por lo que están sometidos a una fuerza constante, que es el peso.
Los objetos diferentes son atraídos por fuerzas gravitatorias de magnitud distinta. La fuerza
gravitatoria que actúa sobre un objeto de masa m se puede expresar matemáticamente por la
expresión
P mg
La aceleración de la gravedad (g) es la misma para todas las masas situadas
en un mismo punto, pero varía ligeramente de un lugar a otro de la superficie
terrestre. Por estos motivos, el peso de un objeto se puede determinar por un
método comparativo (como se hace en una balanza de laboratorio) o por
medición directa de la fuerza gravitatoria utilizando el dinamómetro.
Por ejemplo, cualquier objeto pesa algo más si
está situado a nivel del mar que si está en la
cima de una montaña, o si está cerca del
polo que si está en el ecuador terrestre.
Sin embargo, su masa es la misma. Si se
compara el peso en la Tierra y en la
Luna,
las
diferencias
son
más
espectaculares. Así, un objeto con 1 kg
de masa, que en la Tierra pesa unos 9,8
N (en un lugar donde g valga 9,8 m/s2),
pesaría solamente 1,6 N en la Luna (donde g
vale aproximadamente 1,6 m/s2).
¡Ten cuidado! Frecuentemente podemos estar usando mal las
unidades del S.I. para la masa y el peso en nuestra vida cotidiana.
Es común decir “esta caja pesa 6kg” intentando decir que la masa
de la caja es de 6kg. Este uso es tan común que es muy difícil el
erradicarlo, pero ten conciencia que a menudo usamos el término
peso para referirnos a la masa de un cuerpo.
-La fuerza de rozamiento, es la resistencia al deslizamiento, rodadura o
flujo de un cuerpo en relación a otro con el que está en contacto. Esta forma
de rozamiento es la fuerza que hace que cualquier objeto oscilante, como una
cuerda de piano o de una guitarra, deje de vibrar.
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El rozamiento interno en los líquidos y gases se denomina viscosidad. La fuerza de rozamiento es directamente
proporcional a la fuerza que comprime un objeto contra el otro. El rozamiento entre dos superficies se mide por
el coeficiente de fricción, que es el cociente entre la fuerza necesaria para mover dos superficies en contacto
mutuo y la fuerza que presiona una superficie contra otra.
El rozamiento entre dos objetos es máximo justo antes de empezar a moverse uno respecto a otro, y es menor
cuando están en movimiento. El valor máximo del rozamiento se denomina rozamiento estático o rozamiento en
reposo, y el valor del rozamiento entre objetos que se mueven se llama rozamiento cinético o rozamiento en
movimiento.
El rozamiento se debe a las irregularidades microscópicas de las superficies. Cuando
dos superficies están en contacto, sus irregularidades tienden a encajarse, lo que
impide que ambas superficies se deslicen suavemente una sobre otra. Un
lubricante eficaz forma una capa entre las superficies que impide que las
irregularidades entren en contacto.
Desempeño Nº 2
 Contesta en tu cuaderno, los siguientes cuestionamientos:
- ¿Por qué en la vida cotidiana, es difícil encontrar cuerpos en movimiento sobre los
que no actúan fuerzas?
- ¿Por qué se utilizan los cinturones de seguridad en los autos?
- ¿Por qué podemos afirmar que caminamos gracias a la fuerza de rozamiento?
- ¿Por qué un cuerpo sobre el que no actúan fuerzas puede estar en movimiento?
Explica tu respuesta.
- ¿La fuerza normal tiene igual módulo que el peso en todos los casos?
- Al volar en un avión por la noche en aire tranquilo, no tenemos la impresión de
movimiento, aunque el avión vaya a 800Km/h. ¿por qué?
- Un globo con Helio se mantiene en el aire sin ascender ni descender, ¿está en
equilibrio? ¿qué fuerzas actúan sobre él?
- Una bola lanzada verticalmente hacia arriba tiene velocidad cero en su punto más
alto. ¿Está en equilibrio ahí? ¿Por qué si o por qué no?
- Describe el movimiento de un cuerpo para el cual la fuerza neta que actúa es cero.
- Dibuja cinco fuerzas de igual módulo cuya resultante sea nula.
-La tensión, que se transmite por medio de una cuerda. La dirección de la cuerda determina la
dirección del la tensión, T con el principio de la Inercia, se puede decir que se cumple la condición
del equilibrio de una partícula:
F
0
El análisis se realiza en el plano, esto quiere decir que la condición antes mencionada se
transforma en:
 Fx
0
 Fy
0
Aquí un ejemplo de la aplicación de las tensiones dentro de un modelo matemático:
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Ejemplo:
Dado la siguiente figura, encontrar las tensiones de cada una de las fuerzas. El peso del
objeto es de 100N.
53º
T3
53º
T2
T1
T3
P
Descomponemos todas las fuerzas que están involucradas dentro del sistema en sus componentes
rectangulares:
T1 y
T1
53º
T2
T1x
T3
De aquí, se realiza el siguiente cálculo:
T1x T1 cos
T1x T1 cos53
 Fx
0
T1x T2  0
T1 cos53 T2  0
T1y T1sen
T1y T1sen 53
 Fy
0
T1y T3  0
T1sen 53 T3  0
 Fy
0
T3  P  0
T3  100  0
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De aquí, tenemos tres ecuaciones con tres incógnitas, las cuales resolviendo queda:
T1  125N
T2  75N
T3  100N
Desempeño Nº 3
 Determina el valor de las tensiones en cada cuerda. En todos los casos, el cuerpo tiene
25000g de masa.

En las siguientes figuras, ¿cuál es el valor de la fuerza normal sobre un objeto cuyo
masa es de 8.2Kg
80N
80N
10N
80N

Determina el peso del bloque 1 para que el sistema se encuentre en reposo. Dibuja las
fuerzas que actúan sobre cada bloque.
47N
Bloque 1
4.24kg
En el mundo, las cosas se mantienen
constantes en teoría, en la práctica, si
hablamos de la gravedad no siempre tiene
un valor fijo pero si oscila alrededor de
9.8m/s2
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Valoración Continua
CRITERIO
COGNITIVO
30%
PROCEDIMENTAL
ACTITUDINAL
50%
20%
CONCEPTO
NOTA
TOTAL
Aplicación de conceptos
Análisis de resultados
Orden lógico
Sintaxis y ortografía
Presentación
Aplicación de conceptos
3
3
6
2
2
4
20
Lista de textos consultados




Alonso - Acosta, Introducción a la Física Tomo 1, Publicaciones Cultural Ltda., 1983
Alonso / Rojo, Física Mecánica y Termodinámica, Addison-Wesley Iberoamericana S. A., USA, 1979
Solis E., Física General Tomo 2, Ediciones Solís, 2001
Vallejo / Zambrano, Física Vectorial 1, Ediciones Rodin, Quito – Ecuador, 2002
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