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FIsiCA

www.edibosco.com

Serie

Ingenios EDITORIALDON BOSCO

PRESIDENTE DE LA REPBLICARafael Correa Delgado

MINISTRO DE EDUCACINAugusto Espinosa Andrade

VICEMINISTRO DE EDUCACINFreddy Peafiel Larrea

VICEMINISTRA DE GESTIN EDUCATIVADaysi Valentina Rivadeneira Zambrano

SUBSECRETARIO DE FUNDAMENTOS EDUCATIVOS Miguel ngel Herrera Pavo

SUBSECRETARIO DE ADMINISTRACIN ESCOLARMirian Maribel Guerrero Segovia

DIRECTORA NACIONAL DE CURRCULOMara Cristina Espinosa Salas

DIRECTORA NACIONAL DE OPERACIONES Y LOGSTICAAda Leonora Chamorro Vsquez

EDITORIAL DON BOSCOOBRAS SALESIANAS DE COMUNICACIN

Marcelo Meja MoralesGerente general

Eder Acua ReyesDireccin editorial

Eder Acua ReyesAdaptacin y edicin de contenidos

Eder Acua ReyesCreacin de contenidos nuevos

Luis Felipe SnchezCoordinacin de estilo

Luis Felipe SnchezRevisin de estilo

Pamela Cueva VillavicencioCoordinacin grfica

Pamela Cueva Villavicencio Diagramacin

Darwin Parra O.Ilustracin

Darwin Parra O.Diseo de portada e ilustracin

En alianza con

Grupo edebProyecto: Fsica 2Bachillerato

Antonio Garrido GonzlezDireccin general

Jos Luis Gmez CutillasDireccin editorial

Mara Banal MartnezDireccin de edicin de Educacin Secundaria

Santiago Centelles CerveraDireccin pedaggica

Juan Lpez NavarroDireccin de produccin

Equipo de edicin Grupo edeb grupo edeb, 2010Paseo San Juan Bosco, 6208017 Barcelonawww.edebe.com

ISBN 978-9942-23-019-5Primera impresin: Agosto 2016Este libro fue evaluado por la Escuela Politcnica Nacional, y obtuvo su certificacin curricular el 7 deseptiembre de 2016.

EDITORIALDON BOSCO

Este libro de texto que tienes en tus manos es una herramienta muy importante para que puedas desarrollar los aprendizajes de la mejor manera. Un libro de texto no debe ser la nica fuente de investigacin y de descubrimiento, pero siempre es un buen aliado que te permite descubrir por ti mismo la maravilla de aprender.

El Ministerio de Educacin ha realizado un ajuste curricular que busca mejores oportunidades de aprendizaje para todos los estudiantes del pas en el marco de un proyecto que propicia su desarrollo personal pleno y su integracin en una sociedad guiada por los principios del Buen Vivir, la participacin democrtica y la convivencia armnica.

Para acompaar la puesta en marcha de este proyecto educativo, hemos preparado varios materiales acordes con la edad y los aos de escolaridad. Los nios y nias de primer grado recibirn un texto que integra cuentos y actividades apropiadas para su edad y que ayudarn a desarrollar el currculo integrador diseado para este subnivel de la Educacin General Bsica. En adelante y hasta concluir el Bachillerato General Unificado, los estudiantes recibirn textos que contribuirn al desarrollo de los aprendizajes de las reas de Ciencias Naturales, Ciencias Sociales, Lengua y Literatura, Matemtica y Lengua Extranjera-Ingls.

Adems, es importante que sepas que los docentes recibirn guas didcticas que les facilitarn enriquecer los procesos de enseanza y aprendizaje a partir del contenido del texto de los estudiantes, permitiendo desarrollar los procesos de investigacin y de aprendizaje ms all del aula.

Este material debe constituirse en un apoyo a procesos de enseanza y aprendizaje que, para cumplir con su meta, han de ser guiados por los docentes y protagonizados por los estudiantes.

Esperamos que esta aventura del conocimiento sea un buen camino para alcanzar el Buen Vivir.

Ministerio de Educacin

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Presentacl6n

Fsica 2 BGU ahora mismo es una pgina en blanco que, como t, posee un infinito potencial.

Te presentamosf el nuevo proyecto de Editorial Don Bosco que hemos diseado para impulsar lo mejor de ti y que te acompaar en tu recorrido por el conocimiento.

Fomenta un aprendizaje prctico y funcional que te ayudar a desarrollar destrezas con criterios dedesempeo.

Propone una educacin abierta al mundo, que se integra en un entorno innovador y tecnolgico.

Apuesta por una educacin que atiende a la diversidad.

Refuerza la inteligencia emocional.

Refleja los propsitos del Ministerio de Educacin que estn plasmados en el currculo nacional vigente.

Deja aflorar la expresividad de tus retos.

Incorpora Edibosco Interactiva, la llave de acceso a un mundo de recursos digitales, flexibles e integrados para que des forma a la educacin del futuro.

Es sensible a la justicia social para lograr un mundo mejor.

Fsica 2 BGU te presenta los contenidos de forma clara e interesante. Sus secciones te involucrarn en proyectos, reflexiones y actividades que te incentivarn a construir y fortalecer tu propio aprendizaje. Las ilustraciones, fotografas, enlaces a pginas web y dems propuestas pedaggicas facilitarn y clarificarn la adquisicin de nuevos conocimientos.

Indice

Construye con f tus sueos.

l. El mtodo cientfico (12- 13)

2. Medida: magnitudes y unidades (14 - 15)

3. Instrumentos de medida (16- 17)

4. Anlisis de los datos (18-19)

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Un alto en el camino

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Desde una altura de 2,8 m se deja caer una bola de 0,55 kg sobre una superficie de arena. La bola penetra 12 cm en la arena hasta dete-nerse.

Utilizando las ecuaciones del MRUA, halla la energa cintica de la bola justo antes de llegar a la arena y la fuerza, supuesta constante, que ejerce la arena sobre la bola para detenerla.

Para sacar 30 l de agua del interior de un pozo, se ha llevado a cabo un trabajo de 1,47 kJ. Calcula la profundidad del pozo y el valor de la energa potencial gravitatoria del agua en su interior, si tomamos el origen de energa en la boca del pozo.

Un resorte de un juguete se comprime una lon-gitud de 3 cm, utilizando una energa E. Cunto valdr la deformacin en el caso de que la ener-ga sea la mitad que antes? Razona tu respuesta.

Una caja de sorpresas tiene tres peluches, cada uno unido a un muelle de k = 90 N m-1. Cun-ta energa elstica contiene la caja cerrada, si cada muelle est comprimido 12 cm ?

Depende la energa cintica de la direccin y el sentido del desplazamiento de un mvil? Y del sistema de referencia inercial? Es vlido el teore-ma de las fuerzas vivas al cambiar de sistema de referencia inercial?

Un helicptero rescata a una mujer de 60 kg situada en el mar a 10 m por debajo del heli-cptero, elevndola con un cable. Si la fuerza del cable es de 700 N, qu velocidad tiene la mujer en el instante justo anterior a llegar al he-licptero?

Qu se entiende, en fsica, por energa poten-cial?

Calcula la diferencia de energa potencial gravitatoria de una mujer de 65 kg a orillas del lago Titicaca (altitud: 3 810 m) con respecto a la que tiene si est en el Machu Picchu (altitud: 2 430 m).

Cunto vale la energa potencial elstica de un muelle que no est alargado ni comprimido?

a. El potencial elctrico que crea una carga puntual Q = +5,0 C en un punto en el vaco a 5,0 m de distancia.

b. La energa potencial elctrica que adquiere una carga puntual q = +2,0 C en este punto.

Razona si es posible que la diferencia de poten-cial entre dos puntos del espacio sea igual a cero.

Puede haber distintos puntos del espacio en los que un cuerpo tenga igual valor de la energa potencial? Indica algn ejemplo.

Qu es una fuerza conservativa? Cita un ejem-plo de fuerza conservativa y otro de fuerza no conservativa.

Calcula el trabajo que debes realizar para ten-der 8,0 kg de ropa al sol, si el cable de colgar la ropa est a 1,6 m del suelo. En qu se invierte este trabajo?

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Un cuerpo de 2,0 kg se encuentra sobre una mesa plana y horizontal sujeto a un muelle de constante elstica 15 N m-1. Se desplaza el cuerpo 2,0 cm de la posicin de equilibrio y se libera.

a. Explica cmo varan las energas cintica y potencial del cuerpo e indica a qu dis-tancia de su posicin de equilibrio ambas energas tienen igual valor.

b. Calcula la mxima velocidad que alcan-za el cuerpo.

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Una carga elctrica positiva se mueve en un campo elctrico uniforme. Razona cmo vara su energa potencial electrosttica si lo hace:

Dos cargas elctricas puntuales, positivas e igua-les estn situadas en los puntos A y B de una recta horizontal. Contesta razonadamente si:

Una carga Q crea un campo elctrico. Se sabe que en un punto A el potencial elctrico es me-nor que en un punto B y que el punto A est ms alejado que el B de la carga Q. Razona:

a. Si la energa potencial electrosttica de una carga q aumenta o disminuye al pasar de A a B.

b. Cul es el signo de la carga Q.

a. Si la energa potencial electrosttica de una carga q aumenta o disminuye al pasar de A a B.

b. Cul es el signo de la carga Q.

Dos cargas elctricas puntuales q1 = 2 10-6 C y q2 = -4 10-6 C estn separadas 0,1 m.

a. En la misma direccin y el mismo sentido del campo elctrico. Y si se mueve en sentido contrario?

b. En direccin perpendicular al campo elctri-co. Y si la carga describe una circunferencia y vuelve al punto de partida?

a. El potencial puede ser nulo en algn punto del espacio que rodea a ambas cargas.

b. Al separar las cargas a una distancia doble de la inicial, se reduce a la mitad la energa potencial del sistema.

Un bloque de 3,0 kg se halla en la parte supe-rior de un plano inclinado rugoso de 4,0 m de altura. Al liberar el bloque, se desliza por el pla-no inclinado y llega al suelo con una velocidad de 5,0 m s-1.

En un almacn de mercancas, un bloque de 150 kg asciende con velocidad constante por un plano inclinado 30 respecto de la horizon-tal bajo la accin de una fuerza paralela al plano. El coeficiente de rozamiento bloque-pla-no vale 0,20.

Una partcula se mueve bajo la accin de una fuerza conservativa. Razona si aumenta o dis-minuye su energa potencial. Y su energa ci-ntica?

Una chica golpea una pelota de tenis de 57 g y le comunica una velocidad de 10 m s-1. Calcula:

a. Analiza las transformaciones energticas que tienen lugar y representa grficamente las fuerzas que actan sobre el bloque.

b. Determina el trabajo realizado por la fuerza gravitatoria y por la fuerza de rozamiento.

a. La energa mecnica de la pelota.

b. La altura mxima a la que llega si su veloci-dad inicial forma un ngulo de 45 con la ver-tical.

c. El mximo valor de energa potencial gravita-toria que adquiere.

d. La energa mecnica de la pelota al golpear el suelo.

Halla la fuerza aplicada y el aumento de energa potencial del bloque si se desplaza 2,0 m.

Un cuerpo, situado sobre una superficie horizon-tal lisa y unido al extremo de un resorte, efecta un movimiento armnico simple y los valores mximos de su velocidad y aceleracin son, res-pectivamente, 0,60 m s-1 y 7,2 m s-2.

a. Determina el perodo y la amplitud del mo-vimiento.

b. Razona cmo variara la energa mecni-ca del cuerpo si se duplicara: 1. la frecuen-cia; 2. la aceleracin mxima.

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Unidades con nombre especial (Magnitudes derivadas)

Hertz o hercio (Hz). Unidad de frecuencia.

Definicin: un hercio es un ciclo por segundo.

Newton (N). Unidad de fuerza.

Definicin: un newton es la fuerza necesaria para proporcionar una aceleracin de 1 m/s a un objeto cuya masa sea de 1 kg.

Pascal (Pa). Unidad de presin.

Definicin: un pascal es la presin normal (perpendicular) que una fuerza de un newton ejerce sobre una superficie de un metro cuadrado.

Julio o Joule (J). Unidad de trabajo y energa.

Definicin: un julio es el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton para desplazar 1 m en la direccin de la fuerza a un objeto cuya masa sea de 1 kg.

Vatio (W). Unidad de potencia.

Definicin: un vatio es la potencia que genera una energa de un julio por segundo. En trminos elctricos, un vatio es la potencia producida por una diferencia de potencialde un voltio y una corriente elctrica de un amperio.

Culombio (C). Unidad de carga elctrica.

Definicin: un culombio es la cantidad de electricidad que una corriente de un amperio de intensidad transporta durante un segundo.

Voltio (V). Unidad de potencial elctrico y fuerza electromotriz.

Definicin: diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente elc-trica de una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.

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Ohmio (). Unidad de resistencia elctrica.

Definicin: un ohmio es la resistencia elctrica existente entre dos puntos de un conductor cuando -en ausencia de fuerza electromotriz en ste- una diferencia de potencial constan-te de un voltio aplicada entre esos dos puntos genera una corriente de intensidad de un amperio.

Siemens (S). Unidad de conductancia elctrica.

Definicin: un siemens es la conductancia elctrica existente entre dos puntos de un con-ductor de un ohmio de resistencia.

Faradio (F). Unidad de capacidad elctrica.

Definicin: un faradio es la capacidad de un conductor que con la carga esttica de un culombio adquiere una diferencia de potencial de un voltio.

Tesla (T). Unidad de densidad de flujo magntico e intensidad de campo magntico.

Definicin: un tesla es una induccin magntica uniforme que, repartida normalmente so-bre una superficie de un metro cuadrado, a travs de esta superficie produce un flujo mag-ntico de un weber.

Weber (Wb). Unidad de flujo magntico.

Definicin: un weber es el flujo magntico que al atravesar un circuito uniespiral genera en ste una fuerza electromotriz de un voltio si se anula dicho flujo en un segundo por decreci-miento uniforme.

Henrio (H). Unidad de inductancia.

Definicin: un henrio es la inductancia de un circuito en el que una corriente que vara a ra-zn de un amperio por segundo da como resultado una fuerza electromotriz autoinducida de un voltio.

Radin (rad). Unidad de ngulo plano.

Definicin: un radin es el ngulo que limita un arco de circunferencia cuya longitud es igual al radio de la circunferencia.

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Definicin de elipse.- La elipse es una figura geomtrica plana, curva y cerrada, con dos ejes perpendiculares desiguales (eje mayor y eje menor), que resulta de cortar la superficie de un cono por un plano no perpendicular a su eje, y que tiene la forma de un crculo acha-tado.

La elipse es el lugar geomtrico de todos los puntos de un plano, tales que la suma de las distancias a otros dos puntos fijos llamados fo-cos es constante.

Los focos de la elipse son dos puntos equidis-tantes del centro, F1 y F2 ( foco 1 y foco 2) en el eje mayor.

En una elipse, se cumple, que la suma de las distancias desde cualquier punto P de la elipse a los dos focos es constante, e igual a la longi-tud del dimetro mayor

d(P,F1)+d(P,F2)=2a.

Ejemplos de movimientos elpticos:

Las rbitas que describen los planetas en su trayectoria alrededor del Sol son elipses"

Un modelo atmico llamado Modelo atmi-co de Sommerfeld, propuesto por el Fsico alemn Arnold Sommerfeld, propone que los electrones se mueven alrededor del n-cleo atmico, mediante movimientos elpti-cos.

Es el grfico ms famoso de un modelo at-mico usado en logotipos de productos, co-

mics, series de televisin, etc.

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Movimiento elptico

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Movimiento hiperblico

Definicin de hiprbola.- La hiprbola es una figura geomtrica plana, curva y abierta, con dos ejes perpendiculares desiguales (eje mayor y eje menor), que resulta de cortar la superficie de un cono por un plano oblicuo al eje de simetra.

Una hiprbola es el lugar geomtrico de todos los puntos de un plano, tales que el valor absoluto de la diferencia de sus distancias a dos puntos fijos, que son llamados focos, es igual a la distancia entre los vrtices y es una constante mayor a cero.

goo.gl/fjLprB

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Ejemplos de movimientos hiperblicos:

Trayectoria de algunos cometas.- Un cuer-po celeste que provenga del exterior del sistema solar y que sea atrado por el Sol, describir una trayectoria hiperblica, te-niendo como un foco al Sol y saldr nue-vamente del sistema solar.

goo.gl/nj4Pkg

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El Bosn de Higgs y el Modelo estndar de la fsica de partculas

El bosn de Higgs es un tipo de partcula elemental que se cree tiene un pa-pel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa de las part-culas elementales.

Sin masa, el Universo sera un lugar muy diferente. Si el electrn no tuviera masa no habra tomos, con lo cual no existira la materia como la conocemos, por lo que tampoco habra qumica, ni biologa ni existiramos nosotros mismos.

Para explicar por qu unas partculas tienen masa y otras no, varios fsicos, entre ellos el britnico Peter Higgs postul en los aos 60 del siglo XX un me-canismo que se conoce como el "campo de Higgs". Al igual que el fotn es el componente fundamental de la luz, el campo de Higgs requiere la existencia de una partcula que lo componga, que los fsicos llaman "bosn de Higgs". sta es la ltima pieza que f completa el Modelo Estndar de Fsica de Part-culas, que describe todo lo que sabemos de las partculas elementales que forman todo lo que vemos y cmo interaccionan entre ellas.

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Baslica de Brasilia.- En esta construccin se uti-liz la figura de un hiperboloide (que resulta de girar a una rama de la hiprbole, respecto a un eje), construida en hormign. Representan dos manos movindose hacia el cielo.

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