Física y Ciencias Integradas 2

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    1/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    Solicita una cotización en:[email protected]

    Maestros Online 

    Física y ciencias

    integradas 2 

     Apoyo en

    ejercicios 

    Servicio de asesorías y solución de ejercicios 

    [email protected] 

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    2/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    1. Reúnanse en equipos de trabajo, pónganse de acuerdo para reunirse por chat, o Skype, o

    creen un Google Doc , (si aún no tienes asignado tu equipo de trabajo puedes trabajar de

    manera individual esta actividad).

    2. Tengan listo en su computadora o “Tablet ” el siguiente software instalado: Java, Adobe

    Flash Player  y “El hombre móvil”. Visiten la sección “Recursos” de su curso donde podrán

    encontrar las páginas de Internet para descargar estos programas.

    3. Realicen el acceso al simulador “El Hombre Móvil”, para realizar actividades de

    movimiento horizontal (eje X ) y obtener mediante el simulador las gráficas de posición,

    velocidad y aceleración. Para hacer funcionar la simulación hay dos opciones: la primera

    es dar clic en el botón verde (“Iniciar ahora”) y comenzar a funcionar la simulación, la

    segunda opción es dar clic en el botón azul (“Descargar”); esto hará que descargues el

    simulador: “El Hombre Móvil” en tu Computadora o “Tablet ” y puedas hacer funcionar esta

    simulación sin estar conectado a Internet, lo cual es más recomendable, pues no

    dependes de una conexión a Internet. Hagan esto último y descarguen la simulación en el

    escritorio de su computadora o “Tablet”, y ejecuten la simulación.  

    4. Hagan clic en la “pestaña” de “Gráficas” y luego asignen los valores de posición  X  = 8 m(donde está la casita), velocidad V  = -11 m/s, y aceleración a=4m/s2. También, debajo de

    los valores asignados de velocidad y aceleración, activen las “flechitas” para que puedan

    observar estos vectores de velocidad y aceleración.

    5. Hagan clic en botón de “Play ” para ejecutar la simulación, empezando a moverse el

    “monito”, además de que se estarán dibujando al mismo tiempo las gráficas de posición,

    velocidad y aceleración. Detengan el movimiento del “monito”  (con el botón de “Pausa”)

    cuando regrese nuevamente a la casita, aproximadamente en la posición X  = 8 m, y

    registren el tiempo transcurrido que aparece en la parte superior, así como la posición final

    del “monito”. Observen también los vectores de velocidad (en color rojo) y de aceleración

    (en color azul).6. La simulación del movimiento se graba de manera automática y para reproducir la

    grabación selecciona la opción de “Playback ”, luego haz clic en el botón de “Play ” y se

    estará corriendo la grabación. Noten que se tiene la opción de reproducir la grabación de

    manera más lenta para observar con más detalle el movimiento del “monito”, como son la

    forma de las gráficas y las flechas indicando los vectores de velocidad y de aceleración.

    7. Si desean repetir la simulación asignando los mismos u otros valores, hagan clic en botón

    “Reiniciar todo” y tendrán la oportunidad de asignar nuevamente los valores que deseen.

    Por ejemplo, los valores de posición X  =-8 m (donde está el arbolito verde), velocidad V  =

    11 m/s, y aceleración a=- 4m/s2. También activen las “flechitas” para que puedan observar

    la manera que cambian o no, en magnitud y dirección, estos vectores de velocidad y

    aceleración.

    8. Analicen la forma de las gráficas, especialmente las de posición y de velocidad, que

    corresponden, tanto a parábolas cóncava hacia arriba y hacia abajo, así como líneas

    rectas inclinadas con pendientes positiva y negativa. Comenten entre ustedes de qué

    manera se relacionan la forma de las gráficas; en sus concavidades y pendientes, con los

    signos y valores de velocidades y aceleraciones.

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    3/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    Etapa 2. Determinación de espesores, longitudes, áreas y volúmenes 

    9. Reúnanse en equipos de 2 a 3 personas.

    10. Realicen las mediciones de espesor y de longitud de una mesa de un salón de clases,

    para posteriormente calcular el área y volumen de la sección sólida.11. Escriban las mediciones en una tabla.

    12. Tomen fotografías de los objetos.

    13. Compartan las mediciones realizadas y las fotografías tomadas. Pueden utilizar el foro de

    la actividad o crear un Google Docs. 

    14. Con las medidas obtenidas de los objetos, determinen:

    a. Las áreas de las secciones que componen la mesa.

    b. Los volúmenes de las secciones que componen la mesa.

    15. Presenten los resultados en una tabla.

    Considera el siguiente caso de movimiento horizontal uniforme a lo largo del eje X(+):

    Un automóvil parte del reposo y alcanza 16 m/s en 6 seg, luego mantiene constante suvelocidad durante 8 seg, y después frena uniformemente hasta detenerse en un tiempo de 4seg, obtén lo siguiente:

    a. Calcula la aceleración en cada intervalo de tiempo.

    b. Determina la distancia total recorrida.

    c. Dibuja las gráficas de posición, de velocidad y de aceleración en función del tiempo.

    d. Obtén las pendientes y áreas en las gráficas anteriores y compara los resultados con los

    obtenidos en los incisos a y b que fueron determinados empleando las ecuaciones de

    cinemática del movimiento horizontal uniforme.

    Parte 1: Gráfica de posición para el caso de movimiento con aceleración constante

    positiva 

    1. Reúnanse en equipos. Recuerden ponerse de acuerdo para reunirse por chat, o Skype, o

    creen un Google Doc. 

    2. Para este caso de movimiento con aceleración constante positiva, haz funcionar la

    simulación “El Hombre Móvil” y realiza lo siguiente: 

    a. Hagan clic en la “pestaña” de “Gráficas” y luego asigna los valores de posición   X = 7m (por donde está la casita), velocidad V = -10 m/s, y aceleración a = 3 m/s2 . También,

    debajo de los valores asignados de velocidad y aceler ación, activa las “flechitas” para

    que observes estos vectores de velocidad y aceleración correspondiendo al

    movimiento del monito.

    b. Hagan clic en botón de “Play ” para ejecutar la simulación y se estarán dibujando las

    gráficas de posición, velocidad y aceleración. Detén el movimiento del “monito” (con el

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    4/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    botón de “Pausa”) cuando regrese a la casita, aproximadamente en la posición   X = 8

    m, y registra el tiempo transcurrido que aparece en la parte superior, así como la

    posición final del “monito”. 

    3. De manera electrónica construyan la gráfica de posición en función del tiempo, a través de

    los valores que obtengas empleando la siguiente ecuación de posición X , en función deltiempo: X = X 0  + v 0 t + ½at 2 , en donde X 0  = 7 m es la posición inicial, v 0  = -10 m/s es la

    velocidad inicial, a = 3 m/s2  es la aceleración y t  es el tiempo transcurrido.

    4. Empleando la ecuación anterior, determinen la posición final, sustituyendo los valores de

    velocidad inicial, aceleración y el tiempo exacto registrado en el movimiento del “monito”

    (que es un poco más de los 6 seg).

    5. Con la misma ecuación, llenen la siguiente tabla de valores determinando las diferentes

    posiciones del “monito” durante los primeros 6 segundos, y en el último renglón escribe el

    tiempo final y la posición final determinada en el inciso anterior.

    Tiempo t (seg)  Posición X (m) 

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    6. Con la tabla anterior de valores construyan la gráfica con la posición X , como eje vertical,

    y el tiempo t , como eje horizontal; para ello, grafiquen los puntos de la tabla y luego

    únanlos a través de una línea.

    7. Comparen la gráfica que construyeron con la obtenida a través del simulador, e

    identifiquen si hay diferencias.

    Parte 2: Gráficas de posición y de velocidad para el caso de movimiento con

    aceleración constante negativa. 

    8. Hagan clic en la “pestaña” de “Gráficas” y luego asignen los valores de posición  X = -7

    m (cerca de donde está el arbolito verde), velocidad V = 10 m/s, y aceleración a=-3 m/s2 .

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    5/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    También, debajo de los valores asignados de velocidad y aceleración, activa las “flechitas”

    para que observes estos vectores de velocidad y aceleración.

    9. Hagan clic en botón “Play ” para ejecutar la simulación y se estarán dibujando las gráficas

    de posición, velocidad y aceleración. Detén el movimiento del “monito” (con el botón de

    “Pausa”) cuando regrese nuevamente al arbolito, aproximadamente en la posición X = -7

    m, y registra el tiempo transcurrido que aparece en la parte superior, así como la posiciónfinal del “monito”. 

    10. De manera electrónica construyan la gráfica de posición en función del tiempo, a través de

    los valores que obtengan empleando la siguiente ecuación de posición X , en función del

    tiempo: X = X 0  + v 0 t + ½at 2 , en donde X 0  es la posición inicial, v 0  es la velocidad inicial, a es

    la aceleración y t  es el tiempo transcurrido.

    11. Empleando la ecuación anterior, determinen la posición final, sustituyendo los valores de

    velocidad inicial, aceleración y el tiempo exacto registrado en el movimiento del “monito”

    (que es alrededor de los 6 seg).

    12. Con la misma ecuación, llenen la siguiente tabla de valores determinando las diferentes

    posiciones del “monito” durante los primeros 6 segundos, y en el último renglón escriban eltiempo final y la posición final determinada en el inciso anterior.

    Tiempo t (seg)  Posición X (m) 

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    13. Con la tabla anterior de valores construyan la gráfica con la posición  X , como eje vertical,

    y el tiempo t , como eje horizontal; para ello, grafica los puntos de la tabla y luego los unesa través de una línea.

    14. Comparen la gráfica que construyeron con la obtenida a través del simulador, e

    identifiquen si hay diferencias.

    15. Ahora construyan la gráfica de velocidad en función del tiempo, empleando la siguiente

    ecuación de velocidad v , en función del tiempo: v = v 0  + at , en donde v 0  es la velocidad

    inicial y a es la aceleración.

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    6/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    16. Empleando la ecuación anterior, determinen la velocidad final sustituyendo los valores de

    velocidad inicial, aceleración y el tiempo exacto registrado en el movimiento del “monito”

    (que es alrededor de los 6 seg).

    17. Con la misma ecuación, llenen la siguiente tabla de valores determinando los diferentes

    valores de velocidad del “monito” durante los primeros 6 segundos, y en el último renglón

    escriban el tiempo final y la posición final determinada en el inciso anterior.

    Tiempo t (seg)  Velocidad v

    (m/s) 

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    18. Con la tabla anterior de valores construyan la gráfica con la velocidad v , como eje vertical,

    y el tiempo t , como eje horizontal; para ello, grafiquen los puntos de la tabla y luego los

    unen a través de una línea.

    19. Comparen la gráfica que construyeron con la obtenida, a través del simulador, y escriban

    si hay diferencias.

    Nota para el alumno: considera que tu actividad debe estar documentada (proceso) yfundamentada.

    Resuelve el siguiente problema:

    Una persona de 70 kg de masa coloca una báscula dentro de un elevador y se sube en ella,ya en movimiento, observa distintos valores de la lectura de la báscula.

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    7/18

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    8/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    empezar desde cuando el elevador está en reposo, luego asciende a la planta alta,

    para posteriormente regresar a su punto de partida en la planta baja.

    7. Revisando la grabación, las veces que sea necesario, escriban las lecturas de la

    báscula (valores máximos que se observan) en la siguiente tabla, así como los

    correspondientes valores de la fuerza normal o peso aparente, que se obtienen

    multiplicando las lecturas de la báscula por el valor de la gravedad, para los casosque se indican a continuación:

    a. En reposo en la planta baja

    b. Acelerando hacia arriba

    c. Con velocidad constante hacia arriba

    d. Frenando hacia arriba

    e. En reposo en la planta alta

    f. Acelerando hacia abajo

    g. Con velocidad constante hacia abajo

    h. Frenando hacia abajo

    i. En reposo en la planta baja

    Caso del elevador   Lectura báscula  Peso aparente 

    1. En reposo

    2. Acelerando hacia

    arriba

    3. Velocidad

    constante hacia arriba

    4. Frenando haciaarriba

    5. En reposo

    6. Acelerando hacia

    abajo

    7. Velocidad

    constante hacia arriba

    8. Frenando hacia

    abajo

    9. En reposo

    8. Repitan este procedimiento con una segunda persona que se suba en la báscula.

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    9/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    9. Apliquen la ecuación para obtener la aceleración del elevador, de acuerdo

    a la información que se obtiene en las etapas anteriores 1 y 2 para las dos personas,

    y llenen la siguiente tabla:

    Caso del elevador    Aceleraciónpersona 1 

     Aceleraciónpersona 2 

     Aceleraciónpromedio 

    1. En reposo

    2. Acelerando hacia

    arriba

    3. Velocidad

    constante hacia

    arriba

    4. Frenando haciaarriba

    5. En reposo

    6. Acelerando hacia

    abajo

    7. Velocidad

    constante hacia

    arriba

    8. Frenando haciaabajo

    9. En reposo

    10. Se supone que las aceleraciones del elevador, en los casos de las personas 1 y 2,

    deberían de ser iguales o muy parecidas; en caso de que esto no sea así, escriban

    qué posibles razones habrían para que estos valores no sean similares.

    11. Escriban las conclusiones sobre las experiencias obtenidas de esta actividad, en

    relación a lo siguiente:a. Cantidad física que mide una báscula

    b. Razones por las que se presenta el peso aparente 

    c. Tiempos observados en los que se acelera o frena el elevador

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    10/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    Nota para el alumno: considera que tu actividad debe estar documentada (proceso) y

    fundamentada.

    1. Considera el caso de que una fuerza constante de 40 N, inclinada un ángulo de 37° con la

    horizontal, como se muestra en la figura, que está empujando un bloque de 2 kg de masa,el cual se desliza 5 metros por un plano horizontal con fricción: µ=0.4, aplicando la

    Segunda Ley de Newton y el Teorema del trabajo y la energía, determina:

    Considera g = 10 m/s2  

    a. El diagrama de cuerpo libre

    b. La aceleración del bloque

    c. El trabajo individual de cada fuerza

    d. El trabajo neto o resultante

    e. La velocidad final, considerando que vo = 6 m/s f. Las energías cinéticas inicial y final

    g. El cambio en la energía cinética y compararlo con el trabajo neto

      Para comenzar, deberás tener lista tu computadora o “Tablet ”, para que puedan

    funcionar correctamente los simuladores computacionales que se van a emplear, por

    lo que debes asegurarte de tener instalados los programas Java y Adobe Flash Player .

    En caso de que no sea así, revisa la sección de recursos y podrás encontrarlos para

    descargar.

      Como evidencia, en el Módulo 1 se te pide que obtengas gráficas de posición,

    velocidad y aceleración, para los siguientes cuatro casos de movimiento:

    Para el primer caso de movimiento con velocidad constante positiva, haz funcionar la

    simulación “El Hombre Móvil” y realiza lo siguiente:  

    a. Haz clic en la “pestaña” de “Gráficas” y luego asigna los valores de posición   X  = -8 m

    (donde está el arbolito verde), velocidad V  = 4 m/s, y aceleración que se mantenga en

    cero, para que la velocidad sea constante. También, debajo de los valores asignados de

    velocidad y aceleración, activa las “flechitas” para que observes estos vectores de

    velocidad y aceleración correspondiendo al movimiento del monito.

    b. Haz clic en botón de “Play” para ejecutar la simulación y se estarán dibujando las gráficas

    de posición, velocidad y aceleración. Detén el movimiento del “monito” (con el botón de

    “Pausa”) cuando llegue a la casita, aproximadamente en la posición  X  = 8 m, y registra el

    tiempo transcurrido que aparece en la parte superior, así como la posición final del

    “monito”. 

    c. A continuación realiza lo siguiente en un documento: construye la gráfica de posición en

    función del tiempo, a través de los valores que obtengas empleando la siguiente ecuación

    de posición X , en función del tiempo: X = X 0 +V 0 t + ½ at 2 , pero si la velocidad es constante,

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    11/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    entonces a = 0 , resultando: X=X 0  +v 0  t , en donde X 0   es la posición inicial y V 0  es la

    velocidad constante.

    d. Empleando la ecuación anterior, determina la posición final, sustituyendo los valores de

    posición inicial, velocidad inicial, que se mantiene constante, y el tiempo exacto registrado

    en el movimiento del “monito” (que es alrededor de los 4 seg.).  

    e. Con la misma ecuación, llena la siguiente tabla de valores determinando las diferentes

    posiciones del “monito” durante los primeros 4 segundos, y en el último renglón escribe el

    tiempo final y la posición final determinada en el inciso anterior.

    Tiempo t (seg)  Posición X (m) 

    0

    1

    2

    3

    4

    f. Con la tabla anterior de valores construye la gráfica con la posición X , como eje vertical, y

    el tiempo t , como eje horizontal, para ello grafica los puntos de la tabla y luego los unes a

    través de una línea.

    g. Compara la gráfica que construiste, con la obtenida a través del simulador, y escribe sihay diferencias.

    h. Ahora construye la gráfica de velocidad en función del tiempo, empleando la siguiente

    ecuación de velocidad v , en función del tiempo: v = v 0  + at , pero si la velocidad es

    constante, entonces a = 0 , resultando: v = v 0,  en donde es la velocidad constante.

    i. Empleando la ecuación anterior, llena la siguiente tabla de valores y en el último renglón

    escribe el tiempo final y su correspondiente velocidad.

    Tiempo t (seg)  Velocidad v (m/s) 

    0

    1

    2

    3

    4

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    12/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    Tiempo t (seg)  Velocidad v (m/s) 

     j. Con la tabla anterior de valores construye la gráfica con la velocidad v , como eje vertical, y

    el tiempo t , como eje horizontal, para ello grafica los puntos de la tabla y luego los unes a

    través de una línea.

    k. Compara la gráfica que construiste, con la obtenida a través del simulador, y escribe si

    hay diferencias.

    l. Para la gráfica de aceleración en función del tiempo, debido a que la velocidad es

    constante, la aceleración es cero, entonces, en la siguiente tabla de valores solo escribe el

    dato faltante que corresponde al tiempo final antes de chocar con el muro:

    Tiempo t (seg)  Aceleración a (m/s2

    0 0

    1 0

    2 0

    3 0

    4 0

    0

    m. Con la tabla anterior de valores construye la gráfica con la aceleración a, como eje

    vertical, y el tiempo t , como eje horizontal, para ello grafica los puntos de la tabla y luego

    los unes a través de una línea.

    n. Compara la gráfica que construiste, con la obtenida a través del simulador, y escribe si

    hay diferencias.

    o. Comprueba el valor de la velocidad obteniendo la pendiente m de la línea recta en la

    gráfica de posición en función del tiempo, recordando que esta pendiente se obtiene por la

    relación: , entonces forma un triángulo rectángulo para

    que identifiques los valores de los catetos y obtengas la pendiente, seleccionando el signo

    de acuerdo a la inclinación de la recta.

    p. Comprueba la posición final obteniendo el área en la gráfica de velocidad en función del

    tiempo, a través de la relación: X = X 0  + Área. 

    q. Indica y explica la dirección del vector velocidad que se observa en la simulación, y

    también explica por qué no aparece la flecha del vector aceleración.

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    13/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    Etapa 1. Preparación para la actividad (en equipos). Elaborar el diseño de la pista de patinaje,

    incluyendo un rizo de forma circular  

    1. Reúnanse en equipos de 3 personas. Recuerden utilizar un medio de comunicación

    eficaz, como Skype, Google Doc s  o algún otro chat .

    2. Tengan lista una computadora o tableta con los programas instalados de Javay Adobe Flash Player . Hacer funcionar la simulación "Pista de patinar: Energía" (les

    recomiendo visitar la sección de recursos en donde podrán encontrar dicho

    simulador). Para hacer funcionar la simulación hay dos opciones: la primera es dar

    clic en el botón verde (Iniciar ahora) para que comience funcionar la simulación; y la

    segunda opción es dar clic en el botón azul (Descargar), esto hará que descargues

    el simulador “Pista de patinar: Energía” en tu computadora o tableta (podrás hacer

    funcionar esta simulación sin estar conectado a Internet, lo cual es más

    recomendable, pues no dependes de una conexión de red).

    3. Diseñen en el simulador una pista de patinaje que tenga forma de una parábola,

    pero con un rizo circular en la parte baja de la parábola, como se muestra en lasiguiente figura:

    4. Para lograr la pista de patinaje con el rizo circular, en la pestaña de Tracks del

    simulador seleccionen la opción de Loop, también pon pausa al movimiento del

    patinador; además, en la pestaña de Elegir patinador  selecciona la patinadora de 60

    kg.

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    14/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    5. Seleccionen las opciones de Cinta métrica y Mostrar la cuadrícula, colocando la cinta

    métrica al pie de la imagen de las montañas, al lado del número “0”, y dirigiendo la

    cinta métrica verticalmente hacia arriba.

    6. Con el mouse  arrastren los extremos de la pista (círculo morado) hasta la altura de

    10 metros, para que el extremo izquierdo esté en la coordenada (0,10) metros, y el

    otro extremo esté en la coordenada (14,10) metros.7. Para que la pista quede terminada forma un rizo circular, mueve adecuadamente los

    pequeños círculos morados y coloca la parte alta del círculo a una altura de 6

    metros, y también coloca las secciones laterales bajas de la parábola tocando la

    línea de altura igual a cero (ver figura del punto 3).

    Etapa 2. Durante la actividad (en equipo). Calcular velocidades en la parte superior del rizo

    circular para diferentes alturas 

    8. Para iniciar el movimiento coloquen a la patinadora en la posición (0,10) metros, ypongan la velocidad del simulador en el punto medio de lento y rápido; luego

    ejecuten el botón de play  y observen el movimiento hasta que regrese la patinadora

    al punto donde inició su recorrido, ahí hagan clic en el botón de pausa.

    9. Escriban cómo se realiza el intercambio de energía potencial a energía cinética,

    indicando también cómo se presentan estas energías en la sección del rizo circular.

    Este caso de movimiento es libre de fricción, por lo que solo están presentes las

    energías cinética y potencial.

    10. Realicen el análisis de conservación de la energía empleando la ecuación:

    mgh 0  = mgh F  + ½mv 2 . En donde h 0  y h F  son las alturas inicial y final, respectivamente.

    Determinen la velocidad (v ) de la patinadora cuando se encuentra pasando en la

    parte alta del rizo circular, esto es en h F =6 m, considerando que h 0 =10 m.

    11. Empleando la ecuación anterior determinen las diferentes velocidades que se

    obtienen cambiando la altura inicial h 0 . Escriban los resultados en la siguiente tabla,

    para los valores de altura indicados:

    h0 (m)  v (m/s) 

    10

    9

    8

    7

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    15/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    Nota para el alumno: considera que tu actividad debe estar documentada (proceso) y

    fundamentada.

    El sistema físico mostrado en la figura consiste en una polea en forma de disco de masa M 3 =5

    kg y de 60 cm de diámetro. Por la polea pasa una cuerda, y los extremos están conectados a

    masas de M1

     = 7 kg, M2

     = 3 kg. El sistema parte del reposo y el movimiento dura 8 seg.Empleando los conceptos y ecuaciones de cinemática y dinámica rotacional, determina la

    información que se pide en la siguiente tabla:

    Cantidad a

    determinar  Valor  

     Aceleración linealde las masas

     Aceleración

    angular de las

    masas

    Tensión del lado 1

    de la cuerda

    Tensión del lado 2

    de la cuerda

    Número de vueltas

    que gira la polea

    en 8 seg.

    Distancia que

    recorren las

    masas en 8 seg.

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    16/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    Determinar el valor de la gravedad en varios puntos de la Tierra. 

    1. Utiliza las ecuaciones del tema de gravitación para obtener la información que se pide en

    siguiente tabla, en relación a la atracción gravitacional de la Tierra con una persona de 70

    kg.

    Periodo de rotación de

    la Tierra

    Masa de la Tierra

    Masa de una persona 70 kg

    Radio ecuatorial

    Radio polar

    Radio medio

    Gravedad en el

    ecuador

    Gravedad en el polo

    Gravedad media a

    nivel del mar

     Altura del monte

    “Everest” 

    Gravedad en lo másalto del monte

    “Everest” 

    Fuerza gravitacional

    en el polo norte

    Fuerza gravitacional

    en el ecuador

    Fuerza gravitacional

    en la cima del

    “Everest” 

    Velocidad tangencial

    en (km/hr) de una

    persona en el polo

    Velocidad tangencial

    en (km/hr) de una

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    17/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    persona en el ecuador

    2. ¿Qué sucedería si repentinamente la Tierra deja de rotar sobre su propio eje?, ¿le pasaría

    lo mismo a una persona en el Polo, que a una persona en el Ecuador?

    1. Como primer paso debes medir experimentalmente la constante del resorte que vas a

    emplear en el sistema físico lanzador, y para ello debes colocar el resorte verticalmente,

    sujetado de un techo por un extremo, y colocarle en el otro extremo una masa de 200grs,

    para medir con una regla la distancia que se estira el resorte. De esta manera debes

    determinar la constante del resorte, como se explica en al aprendizaje conceptual.

    2.  A continuación debes medir el coeficiente de fricción cinética de la “rampa”, que es la

    superficie por donde se va a deslizar el objeto, y para ello coloca la rampa en forma

    horizontal, para que con el bloque comprimas el resorte una distancia de 3cm, y luego losueltas para que midas la distancia que recorre el bloque hasta que se detiene. Con los

    datos obtenidos y los que ya se saben, obtén el valor del coeficiente de fricción cinética (µ)

    mediante la ecuación de conservación de energía entre la energía almacenada en el

    resorte con el trabajo de fricción.

    También dibuja el diagrama de fuerzas, el momento en que el bloque está comprimiendo

    al resorte en el plano horizontal.

    3. El siguiente paso es colocar el “lanzador” como se muestra en la siguiente figura: 

    En donde el ángulo que forma el plano inclinado con la horizontal debe ser de 45° para

    optimizar el alcance, y por otro lado, el recipiente (azul) debe ser colocado en el punto donde

    caerá el bloque.

    4. Mide experimentalmente la distancia horizontal que recorre el bloque (así como el tiempo),

    desde donde sale de la rampa hasta cuando cae el bloque en el recipiente. Realiza el

  • 8/18/2019 Física y Ciencias Integradas 2

    18/18

    Servicio de asesoría y resolución de ejercicios [email protected] 

    www.maestronline.com

    lanzamiento 5 veces, cuidando que siempre sea la misma distancia de compresión (3cm)

    del resorte. Los resultados escríbelos en la siguiente tabla:

    Lanzamiento Alcance

    horizontal Tiempo 

    1

    2

    3

    4

    5

    5. De la tabla anterior obtén el alcance horizontal experimental promedio.

    6. Realiza el análisis teórico del sistema físico “lanzador” de resorte, desde que el bloque

    parte del reposo en la rampa, recorre el plano inclinado de la rampa, luego sale en un

    lanzamiento de tiro parabólico, para luego caer dentro de un recipiente. Este análisis

    teórico involucra conservación de energía cuando está en la rampa, a fin de determinar la

    velocidad del objeto cuando sale de la rampa, y con este resultado realizar el análisis del

    tiro parabólico para determinar el alcance horizontal teórico.

    7. Compara el alcance horizontal experimental promedio con el alcance horizontal teórico, y

    escribe 3 razones posibles que explique por qué estos resultados no son exactamenteiguales pero deben ser parecidos.

    8. Obtén también en qué porcentaje es mayor o menor el alcance teórico con respecto al

    alcance experimental.