COLEGIO MONTEBELLO INSTITUCIÓN EDUCATIVA DISTRITALRESOLUCIÓN DE INTEGRACIÓN No. 1721 DE JUNIO DEL 2002

NIT 830.016.596 – 9GUIA DE NIVELACION FINAL GRADO DECIMO

NOMBRE:______________________________________ CURSO: ________ FECHA:___ NOTA:_____

En la presente guía encontrara las principales temáticas abordadas a lo largo del presente año lectivo, lea con atención y resuelva las inquietudes que en esta se formulan.

FACTORES DE CONVERSIÓN Y CINEMATICA

CONTEXTUALIZACIÓN

FACTOR DE CONVERSIÓN

Un factor de conversión es una operación matemática, para hacer cambios de unidades de la misma magnitud, o para calcular la equivalencia entre los múltiplos y submúltiplos de una determinada unidad de medida. Dicho con palabras más sencillas, un factor de conversión es "una cuenta" que permite expresar una medida de diferentes formas. Ejemplos frecuentes de utilización de los factores de conversión son:

Cambios monetarios: euros, dólares, pesetas, libras, pesos, escudos...

Medidas de distancias: kilómetros, metros, millas, leguas, yardas...

Medidas de tiempo: horas, minutos, segundos, siglos, años, días...

Cambios en velocidades: kilómetro/hora, nudos, años-luz, metros/segundo...

CINEMTICA. Llamamos móvil a toda partícula (objeto puntual) en movimiento. Hablamos de objeto puntual pues en estas ecuaciones no consideramos un factor muy importante que afecta al movimiento como es el rozamiento con el aire. En otras palabras, trabajaremos con móviles cuyo coeficiente aerodinámico es el valor más alto. Un cuerpo está en movimiento cuando su posición varia a través del tiempo. Estos movimientos son siempre relativos pues para un observador en la tierra, un edificio sería un objeto carente de movimiento, mientras que para un observador en el espacio, dicho edificio estará animado de movimiento rotacional y trasnacional. Por eso hablamos

de movimiento relativo, dependiendo de la ubicación del sistema de referencia ( centro de coordenadas).

Todos los movimientos que analizaremos estarán referidos a un sistema de ejes en reposo con respecto al observador.

Denominamos trayectoria a la línea que une las distintas posiciones de un móvil. Pueden ser rectilíneas, circulares, elípticas, parabólicas, etc. El espacio es la longitud de camino recorrido a partir de un punto tomado como origen.

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (MRU)

Un movimiento es rectilíneo cuando la trayectoria recorrida por el móvil es una recta. Cuando los espacios recorridos en intervalos de tiempo iguales son los mismos, decimos entonces que el movimiento es uniforme:

X1 / t1 = X2 / t2 = ....= Xn / tn = constante

Ecuación General del MRU: Esta ecuación representa la posición de un móvil

con movimiento rectilíneo uniforme a cualquier tiempo t y es particularmente útil para resolver problemas de encuentro de móviles.

X(t) = Xo + v.t

Donde x(t) es la posición del móvil al tiempo t, xo es la posición a tiempo cero (posición inicial),v representa la velocidad. La diferencia X(t) - Xo representa el desplazamiento del móvil.

ESTRUCTURACIÓN

Defina los siguientes términos Física Factor de Conversión Notación científica Orden de Magnitud Unidades básicas

Unidades Derivadas Desplazamiento Distancia Recorrida Rapidez Velocidad Movimiento rectilíneo uniforme

APLICACIÓN FACTORES DE CONVERSION

Emplea los factores de conversión para realizar los siguientes ejercicios

Expresar en metros la altura de 30.000 ftExpresar en libras la masa de 500 gExpresar en kilogramos la masa de 140 lbExpresar en atm la presión de 720 mmHgExpresar en metros la longitud de 45.0 in

Expresar en m/s la velocidad de 90 km/hExpresar en kg/m3 la densidad de 1.420 g/dm3

Expresar en milibares la presión de 755.5 mmHgLa velocidad del sonido en el aire es de 340.0 m/s. Expresar esta velocidad a) en Km/h b) en ft/s c) en mile/h

APLICACIÓN CINEMATICA

En el siguiente gráfico se describe el movimiento de una partícula, de distancia (x) en metros, contra tiempo (s) en segundos.

Analizando la gráfica, hallar:

a. El valor del desplazamiento.b. El espacio total recorrido por la partícula.c. La velocidad media del movimiento.d. ¿Cuánto tiempo la partícula estuvo en reposo?e. Cual es la velocidad media en el intervalo t = 4 seg; t = 6 seg.f. En t = 9 seg, ¿Qué distancia ha recorrido la partícula?

VERIFICACIÓN

Resuelva los siguientes ejercicios.

1. autos parten de dos puntos A y B distantes 1 200 m con velocidades de 50 m/s y 60 m/s respectivamente uno al encuentro del otro. El segundo parte 2 s después que el primero. ¿Qué distancia separará a los autos cuando el segundo llegue al punto "A"?

2. Una hormiga de mueve a lo largo del eje “x” con velocidad constante, según la ecuación: x = -12 + 3t; donde “x” se expresa en metros y “t” en

segundos. ¿En que instante la hormiga pasará por el origen?

3. Un ciclista corre con una velocidad constante de 90 m/min, ¿cuántos segundos tardará en recorrer 120 m?

4. ¿En cuánto tiempo un tren que marcha a 36 km/h atravesaría un túnel de 120 m, si el largo del tren es 60 m?

5. Dos móviles parten simultáneamente desde un punto P hacia un punto Q, con velocidades constantes de 24 m/s y 41 m/s. Si la distancia entre P y Q es 260 m, ¿después de qué tiempo equidistan del punto Q?

M.R.U.A MOVIMIENTO PARABOLICO Y VECTORES

CONTEXTUALIZACIÓN

¿Sabes cuáles son las características del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado?

Primero debemos saber que dentro de la cinemática existen diferentes tipos de movimiento y éstos dependen de cómo sea su aceleración, es decir, si varía o no la velocidad, y de la trayectoria que siga el móvil. También podemos clasificar los movimientos en función de su trayectoria. Así tendremos:Movimientos rectilíneos, si el camino seguido por el móvil o trayectoria, es una línea recta. Un objeto que cae libremente tiene esta trayectoria. Movimientos curvilíneos, si la trayectoria es curva. Dentro de estos estarían el circular, cuando el móvil describe trayectorias con forma de circunferencia, como las agujas de un reloj; O el parabólico, si describe una parábola, como el proyectil disparado por un arma o un balón de baloncesto lanzado a canasta.

Movimiento Uniforme, si la velocidad es constante o, lo que es lo mismo, la aceleración es nula. Este movimiento es tan sencillo que es difícil de observar en la naturaleza.Movimiento Rectilíneo Uniformemente acelerado (M.R.U.A.)Se le denomina movimiento rectilíneo uniformemente variado ya que su velocidad está cambiando de manera uniforme, también se le llama movimiento rectilíneo uniformemente acelerado porque se acelera o frena de manera uniforme.

Este movimiento, se caracteriza porque el móvil tiene trayectoria rectilínea, su velocidad cambia (acelera o frena) de manera uniforme, por tanto, aumenta o disminuye siempre en la misma cantidad cada segundo, es decir su aceleración es constante, este movimiento puede ser horizontal (por ejemplo el movimiento de un automóvil) o vertical (por ejemplo un cuerpo que cae libremente). Por lo que la caída libre y tiro vertical se encuentran dentro de este tipo.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-5

0

5

10

15

t (s)

x (

m)

La aceleración es una cantidad vectorial que se define como el cambio de velocidad que tiene un móvil entre el tiempo que requiere para realizarlo. Nos relaciona los cambios de la velocidad con el tiempo en el que se producen, es decir, mide la rapidez con que se dan los cambios de velocidad. Una aceleración grande significa que la velocidad cambia rápidamente. Una aceleración pequeña significa que la velocidad cambia lentamente. Una aceleración cero significa que la velocidad no cambia.Como se mencionó, la aceleración nos dice cómo cambia la velocidad y no cómo es la velocidad. Por lo tanto un móvil puede tener una velocidad grande y una aceleración pequeña (o cero) y viceversa. Un móvil está acelerando mientras su velocidad cambia.

Con ella calculamos el cambio medio de rapidez, en el intervalo de tiempo deseado. Para calcular la aceleración instantánea se toma un intervalo de tiempo muy pequeño.Unidades:

t

ViVfa

= ss

m

= 2s

m

MOVIMIENTO PARABOLICO

Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una parábola. Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme. También es posible demostrar que puede ser analizado como la composición de dos movimientos rectilíneos, un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado vertical

Fórmulas del movimiento parabólico.

Xmax = vi2 . sen2/g ymáx = Vi

2 sen2 /g tv = 2Vi . sen/g

APLICACIÓN

Construya un paracaidista de juguete empleando un muñeco y una bolsa plástica y responda las siguientes cuestiones.

a) ¿De qué forma cae el paracaidista?

b) ¿Tarda el mismo tiempo con el plástico o sin él justifique la respuesta?

c) ¿Qué función (físicamente hablando) cumple el plástico en este caso particular?

d) ¿El movimiento es acelerado, constante o de caída libre? Justifique la respuesta

VERIFICACIÓN

1. Un avión, cuando toca pista, acciona todos los sistemas de frenado, que le generan una desaceleración de 20 m/s ², necesita 100 metros para detenerse. Calcular: a) ¿Con qué velocidad toca pista?. b) ¿Qué tiempo demoró en detener el avión?.

2. Un camión viene disminuyendo su velocidad en forma uniforme, de 100 km/h a 50 km/h. Si para esto tuvo que frenar durante 1.500 m. Calcular:a) ¿Qué desaceleración produjeron los frenos?. b) ¿Cuánto tiempo empleó para el frenado?.

3. La bala de un rifle, cuyo cañón mide 1,4 m, sale con una velocidad de 1.400 m/s. Calcular:a) ¿Qué aceleración experimenta la bala?. b) ¿Cuánto tarda en salir del rifle?.

MOVIMIENTO PARABOLICO

1) Un jugador de fútbol patea el balón desde el nivel del piso imprimiéndole una velocidad de 27 m/s y de tal manera que el ángulo que forma esta velocidad con la horizontal es de 30º. Calcula:a) El tiempo de vuelo; esto es el tiempo que el balón permanece en el aireb) La altura máxima que alcanza el balónc) El alcance, esto es, la distancia horizontal que recorre el balón

2). El mismo jugador del problema anterior patea de nuevo el balón en las mismas circunstancias pero de tal manera que el ángulo que ahora forma esta velocidad con la horizontal es de 60º. Calcula:a) El tiempo de vuelo; esto es el tiempo que el balón permanece en el aireb) La altura máxima que alcanza el balón

c) El alcance, esto es, la distancia horizontal que recorre el balón

3) Se lanza una flecha con una velocidad de 49 m/s y un ángulo de 25º con la horizontal.a) Cuál es la altura máxima que logra la flecha?

b) Cuál es el alcance?

VECTORES

1. Una lancha atraviesa un ancho río manteniendo con su

timón una dirección perpendicular a la dirección de movimiento de las aguas. Si respecto de la orilla se mueve con una rapidez de 20 km/h formando respecto a ella un ángulo de 37º, calcular la rapidez con que se mueve el agua del río y la rapidez de la lancha

2. Un avión que está despegando, lo hace con una velocidad cuya dirección forma un ángulo de 37º con la pista, si su sombra a mediodía se mueve con una

rapidez de 300 km/h, calcular la rapidez con que se está elevando el avión.

3. Dos caballos tiran de cuerdas atadas a un carro que desliza sobre rieles, la fuerza ejercida por cada uno de ellos tiene el mismo valor de 100 unidades de

fuerza, si las cuerdas forman un ángulo de 30º cada una respecto de los rieles, calcular el valor de la fuerza que actúa sobre el carro.

DINAMICA

Dinámica.

Estudia el movimiento de los objetos y de su respuesta a las fuerzas. Las descripciones del movimiento comienzan con una definición cuidadosa de magnitudes como el desplazamiento, el tiempo, la velocidad, la aceleración, la masa y la fuerza.

Newton demostró que la velocidad de los objetos que caen aumenta continuamente durante su caída. Esta aceleración es la misma para objetos pesados o ligeros, siempre que no se tenga en cuenta la resistencia del aire (rozamiento). Newton mejoró este análisis al definir la fuerza y la masa, y relacionarlas con la aceleración.

Para los objetos que se desplazan a velocidades próximas a la velocidad de la luz, las leyes de Newton han sido sustituidas por la teoría de la relatividad de Einstein. Para las partículas atómicas y subatómicas, las leyes de Newton han sido sustituidas por la teoría cuántica. Pero para los fenómenos de la vida diaria, las tres leyes del movimiento de Newton siguen siendo la piedra angular de la dinámica (el estudio de las causas del cambio en el movimiento).

ESTRUCTURACIÓN

Consulte sobre los siguientes temas.

a. Unidades de medición de la fuerza b. Leyes de newton c. Tipos de Fuerzad. Diagramas de cuerpo libree. Coeficientes de rozamientof. Condiciones de Equilibro g. Ley de gravead Universal h. Leyes de Kepleri. Movimiento circular

APLICACIÓN

Las fuerzas actúan en todo momento, están presentes en todos los cuerpos ya sea que éstos se encuentren en movimiento o en equilibrio. Un auto en movimiento, un caballo halando una carreta, un hombre descargando cajas o bultos de un camión, un cuadro colgado, una matera sobre una mesa, un niño deslizándose por un rodadero entre otras.

Menciona por lo menos 10 situaciones donde considere que están actuando fuerza conocidas, cinco donde haya movimiento por una fuerza resultante y cinco donde haya equilibrio.

Para cada uno de los casos, Elabore:

a. Dibujo donde se aprecie la situación b. Diagrama de cuerpo libre donde se muestren las

fuerzas que están actuando sobre cada sistema.

c. La sumatorias de fuerzas (ecuaciones de cada sistema)

VERIFICACIÓNResolver los siguientes ejercicios:

1. Un cuerpo de masa 3 kg está sometido a la acción de dos fuerzas de 6 N y 4 N dispuestas perpendicularmente, como indica la figura, determinar la aceleración y su dirección

2. Determinar la fuerza F necesaria para mover el sistema de la figura, considerando nulos los rozamientos, si la aceleración adquirida por el sistema es de 5 m/s2.

3. Calcular la masa de un cuerpo que al recibir una fuerza de 20 N adquiere una aceleración de 5 m/s2.4. ¿Qué masa tiene una persona de 65 kgf de peso en:a) Un lugar donde la aceleración de la gravedad es de 9,8 m/s2.b) Otro lugar donde la aceleración de la gravedad es de 9,7 m/s2.

5. Si la gravedad de la Luna es de 1,62 m/s2, calcular el peso de una persona en ella, que en la Tierra es de 80 kgf.

6. ¿Qué aceleración tiene un cuerpo que pesa 40 kgf, cuando actúa sobre él una fuerza de 50 N?.

7. Calcular la masa de un cuerpo que aumenta su velocidad en 1,8 km/h en cada segundo cuando se le aplica una fuerza de 60 kgf.

8. Las masas A, B, C, deslizan sobre una superficie horizontal debido a la fuerza aplicada F = 10 N. Calcular la fuerza que A ejerce sobre B y la fuerza que B ejerce sobre C.

Datos: m A =10 kgm B = 7 kgm C = 5 kg.

10. Un bloque se encuentra en reposo sobre un plano inclinado que forma un ángulo a con la horizontal. Se encuentra experimentalmente que si se incrementa el ángulo de inclinación, el bloque comienza a deslizarse a partir de un ángulo ac. El coeficiente de rozamiento estático es me = 0,4. Calcular el ángulo ac.

TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIA

CONTEXTUALIZACIÓNLa energía es uno de los conceptos más importantes en todas las áreas de la física y en otras ciencias. La energía es una cantidad que se conserva, de ahí su importancia.La energía puede definirse en la forma tradicional, aunque no universalmente correcta como "la capacidad de efectuar trabajo". Esta sencilla definición no es muy precisa ni válida para todos los tipos de energía, como la asociada al calor, pero sí es correcta para la energía mecánica, que a continuación describiremos y que servirá para entender la estrecha relación entre trabajo y energía.Pero, ¿qué se entiende por trabajo? En el lenguaje cotidiano tiene diversos significados. En física tiene un significado muy específico para describir lo que se obtiene mediante la acción de una fuerza que se desplaza cierta distancia.El trabajo efectuado por una fuerza constante, tanto en magnitud como en dirección, se define como: "el producto de la magnitud del desplazamiento por la componente de la fuerza paralela al desplazamiento". En forma de ecuación: , donde W denota trabajo, es la componente de la fuerza paralela al desplazamiento neto d.

ESTRUCTURACIÓN

Consulte sobre los siguientes términos

Energía CinéticaEnergía Potencia Energía ElásticaPotencia Caballo de fuerzaCVPotencia Mecánica y eléctrica Equivalente mecánico del calor

APLICACIÓN

Teniendo en cuenta que la energía hace parte fundamental en nuestro diario vivir describa elabore un listado de todas las formas de energía conocidas y describa situaciones reales donde se dé el uso de estas

VERIFICACIÓN

1.- Un cuerpo de 15 kg se deja caer desde una altura de 10 metros. Calcula el trabajo realizado por el peso del cuerpo.

2.- Sobre un cuerpo de 10 kg de masa actúa una fuerza de 100N que forma un ángulo de 30º con la horizontal que hace que se desplace 5 m. Si el coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y el suelo es 0,2, calcula el trabajo realizado por la normal, el peso, la fuerza de rozamiento y la fuerza aplicada sobre el cuerpo.

3.- Una bomba eléctrica es capaz de elevar 500 kg de agua a una altura de 25 metros en 50 segundos. Calcula:

a) La potencia útil de la bomba.b) Su rendimiento, si su potencia teórica es de 3000 w.

4.- Calcula la energía cinética de un coche de 500 kg de masa que se mueve a una velocidad de 100 km/h.

5.- Un cuerpo de 20 kg de masa que se mueve a una velocidad 2 m/s se somete a una aceleración de 2 m/s2

durante 5 s. Calcula el trabajo efectuado sobre el cuerpo.

6.- El conductor de un coche de 650 kg que va a 90 km/h frena y reduce su velocidad a 50 km/h. Calcula:

a) La energía cinética inicial.b) La energía cinética final.c) El trabajo efectuado por los frenos.

7.- Se dispara una bala de 10 gr con una velocidad de 500 m/s contra un muro de 10 cm de espesor. Si la resistencia del muro al avance de la bala es de 3000 N, calcula la velocidad de la bala después de atravesar el muro.

8.- Un automóvil de 1000 kg de masa aumenta su velocidad de 0 a 100 km/h en un tiempo mínimo de 8 s. Calcula su potencia en watios y en caballos de vapor.

Dato: 1 CV = 735 w.

9.- Calcula la energía potencial gravitatoria de un cuerpo de 30 kg de masa que se encuentra a una altura de 20 m.

10.- La constante elástica del muelle es 100 N/m. Determina la energía potencial elástica del mismo si se ha comprimido una longitud de 10 cm.