Manual de Fisica I

DIRECCIN ACADMICA

- IN

FSICA I

FSICA I

CIENCIAS EXPERIMENTALES FSICA I TERCER SEMESTRE

2

INDICE

Presentac in _______________________________ _____ 3

Reglamento de laborator io________________________ 5

Just i f icac in_____________________________________ 6

Competenc ias genr icas __________________________ 7

Competenc ias d isc ip l inares bs icas __________ ______ 12

Bloque I . - Reconoce el lenguaje Tcnico Bsico de la Fsica.

Prct ica 1 La medida perfecta_____________________ 13

Prct ica 2 Vectores colnea les y concurrentes________ 26

Boque II . - Ident if icas diferencias entre los distintos t ipos de movimiento.

Prct ica 3 Movimiento rect i l neo uniforme y Uniformemente var iado __________________________

37

Prct ica 4 T iempo de reacc in y t iempo de vuelo___ ___ 54

Prct ica 5 Movim iento parablico__________________ 62

Prct ica 6 Movimiento c ircular __________________ ___ 72

Boque II I . - Comprendes el movimiento de los cuerpos a part ir de las leyes de Newton.

Prct ica 7 Estudio de la f r icc in_________________ __ 80

Prct ica 8 Pr imera y segunda ley de Newton_________ 90

Bloque IV.- Relacionas el trabajo con la energa.

Prct ica 9 Trabajo y energa____________________ __ 9

Bib l iograf a _____________________________________ 106

Anexos _______________________________________ _ 107


3

PRESENTACIN

El Colegio de Bachilleres del Estado de Hidalgo ha producido este manual de actividades experimentales como parte de las acciones para elevar la calidad acadmica de nuestra institucin. Su finalidad es respaldar el aprendizaje de los estudiantes y apoyar el trabajo de los profesores en la asignatura de Fsica I.

El manual el cual nos sirvi de base para la realizacin de este trabajo, fue elaborado en el semestre 2010-B, como producto de colegiado de las Reuniones de Academia con profesores de Fsica de los 24 planteles distribuidos en nuestro Estado. En dichas reuniones se han podido conjugar las experiencias de los docentes, cada vez ms exitosas en materia de superacin acadmica. El COBAEH reconoce el empeo que ha tenido, para la produccin de este manual, la Academia de Fsica I en la realizacin de este importante trabajo. Ellos son:

Actopan: Edgar Vigueras Moreno. Atotonilco de Tula: Eduardo Hernndez Miranda. Cardonal: Mario Martnez Aguilar, Dulce Ma. Chvez Nube y Jernimo Mendoza Clemente. Chilcuautla: Juan Antonio Hernndez Ortiz Cuautepec: Pedro Granillo Flores y Ezequiel Villar Luqueo. Emiliano Zapata: Abraham Rueda Torres Francisco I. Madero: Francisco Lpez Jurez y Jorge Garca Rocha. Nopala: Francisco J. Guerrero Ramrez San Agustn Tlaxiaca: Rosala Trejo Arteaga, Mirna Gmez Ramos y Pedro Martnez Aguilar. Tasquillo: Alberto Marn Martnez. Tecozautla: Vctor Labra Trejo. Tenango de Doria: Artemio Estrada Lucas. Tepeapulco: Isabel R. Morn Crdenas. Tlanchinol: Flora Silvia Mateo Montiel. Tolcayuca: Jos Martn Martnez Benito. Tula de Allende: Roberto Mendoza Glvez. Zapotln: Antonio Sosa Hurtado. Zempoala: Sergio Lot Fuentes Glvez y Evodio Martnez Aguirre. Zimapn: Jos Paz Ramrez Alvarado. Direccin General: Luis Edmundo Aguilar Aranda. La ltima revisin se realiza el da 13 de junio de 2014 en la instalaciones de Direccin General del Colegio de Bachilleres del Estado de Hidalgo (COBAEH), en sta participan la M.C. Gudelia Munive Monroy del platel Tenango de Doria, Ing. Anglica Mara Callejas Lara del CEMSaD Xochicoatln, Ing. Humberto Velasco Sols del plantel Mineral de la Reforma e Ing. Juan Adolfo lvarez Martnez del plantel Francisco I. Madero. En esta ocasin se retoman las actividades experimentales del manual existente y se agregan a un l formato de prctica de acuerdo con la Reforma Integral de Educacin Media Superior (RIEMS).


4

REGLAMENTO DE LABORATORIO

1. Uso obligatorio de la bata de laboratorio.

2. No introducir ni consumir ninguna clase de alimentos.

3. Mantener orden y disciplina.

4. Respetar las instalaciones como el equipo, en caso de no ser as el alumno tendr que

responsabilizarse de los daos.

5. Antes de iniciar la sesin comunicar al docente si padece alguna enfermedad o alergia.

6. Al finalizar la sesin, las instalaciones como el material utilizado debe permanecer en

perfecto estado.

7. Cumplir las indicaciones del profesor y auxiliar de laboratorio en cada asignatura.

.


5

JUSTIFICACIN

Este manual de actividades experimentales de la asignatura de Fsica I, corresponde al tercer semestre del rea de formacin bsica. Contiene nueve prcticas relacionadas con los temas de: mediciones, vectores, movimiento rectilneo uniforme y uniformemente variado, cada libre, tiro vertical, movimiento parablico, movimiento circular, fuerzas de friccin, leyes de Newton, trabajo y energa. De acuerdo a los requerimientos de la reforma curricular, cada prctica incluye tambin una gua de observacin para valorar el desempeo de los alumnos en el laboratorio y una lista de cotejo para evaluar el reporte de la prctica. El objetivo de cada actividad es propiciar que el alumno desarrolle sus habilidades y conocimientos que le ayuden a comprender los contenidos que propone el programa de estudios de la asignatura de Fsica I, adems de generar en l, una cultura cientfica que enriquezca su formacin integral y le permita valorar la relacin de la Fsica con el desarrollo cientfico-tecnolgico del mundo que lo rodea. Es importante mencionar que ste manual se encuentra sujeto a crticas y aportaciones de los lectores, mismas que sern bien recibidas por la Academia de Ciencias Experimentales en la Direccin de correo electrnico [email protected], para su revisin en pro de mejorar, actualizar y enriquecer las actividades experimentales que aqu se proponen

COMPETENCIAS GENERICAS

1. Se conoce y valora a s mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y

debilidades. Identifica sus emociones, las maneja de manera constructiva y reconoce la necesidad de

solicitar apoyo ante una situacin que lo rebase. Elige alternativas y cursos de accin con base en criterios sustentados y en el marco de un

proyecto de vida. Analiza crticamente los factores que influyen en su toma de decisiones. Asume las consecuencias de sus comportamientos y decisiones. Administra los recursos disponibles teniendo en cuenta las restricciones para el logro de

sus metas. 2. Es sensible al arte y participa en la apreciacin e interpretacin de sus expresiones en distintos

gneros.

Valora el arte como manifestacin de la belleza y expresin de ideas, sensaciones y emociones.

Experimenta el arte como un hecho histrico compartido que permite la comunicacin entre individuos y culturas en el tiempo y el espacio, a la vez que desarrolla un sentido de identidad.

Participa en prcticas relacionadas con el arte.

3. Elige y practica estilos de vida saludables.

Reconoce la actividad fsica como un medio para su desarrollo fsico, mental y social.


6

Toma decisiones a partir de la valoracin de las consecuencias de distintos hbitos de consumo y conductas de riesgo.

Cultiva relaciones interpersonales que contribuyen a su desarrollo humano y el de quienes lo rodean.

4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilizacin

de medios, cdigos y herramientas apropiados.

Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingsticas, matemticas o grficas. Aplica distintas estrategias comunicativas segn quienes sean sus interlocutores, el

contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. Se comunica en una segunda lengua en situaciones cotidianas. Maneja las tecnologas de la informacin y la comunicacin para obtener informacin y

expresar ideas. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de mtodos establecidos.

Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

Ordena informacin de acuerdo a categoras, jerarquas y relaciones. Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de

fenmenos. Construye hiptesis y disea y aplica modelos para probar su validez. Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentacin para producir conclusiones y

formular nuevas preguntas. Utiliza las tecnologas de la informacin y comunicacin para procesar e interpretar

informacin.

6. Sustenta una postura personal sobre temas de inters y relevancia general, considerando otros

puntos de vista de manera crtica y reflexiva.

Elige las fuentes de informacin ms relevantes para un propsito especfico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.

Evala argumentos y opiniones e identifica prejuicios y falacias. Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas

evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sinttica.

7. Aprende por iniciativa e inters propio a lo largo de la vida.

Define metas y da seguimiento a sus procesos de construccin de conocimiento. Identifica las actividades que le resultan de menor y mayor inters y dificultad,

reconociendo y controlando sus reacciones frente a retos y obstculos. Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana.

8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de accin con pasos especficos.

Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los

que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.


7

9. Participa con una conciencia cvica y tica en la vida de su comunidad, regin, Mxico y el

mundo.

Privilegia el dilogo como mecanismo para la solucin de conflictos. Toma decisiones a fin de contribuir a la equidad, bienestar y desarrollo democrtico de

la sociedad. Conoce sus derechos y obligaciones como mexicano y miembro de distintas

comunidades e instituciones, y reconoce el valor de la participacin como herramienta para ejercerlos.

Contribuye a alcanzar un equilibrio entre el inters y bienestar individual y el inters general de la sociedad.

Acta de manera propositiva frente a fenmenos de la sociedad y se mantiene informado.

Advierte que los fenmenos que se desarrollan en los mbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente.

10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias,

valores, ideas y prcticas sociales.

Reconoce que la diversidad tiene lugar en un espacio democrtico de igualdad de dignidad y derechos de todas las personas, y rechaza toda forma de discriminacin.

Dialoga y aprende de personas con distintos puntos de vista y tradiciones culturales mediante la ubicacin de sus propias circunstancias en un contexto ms amplio.

Asume que el respeto de las diferencias es el principio de integracin y convivencia en los contextos local, nacional e internacional.

11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crtica, con acciones responsables.

Asume una actitud que favorece la solucin de problemas ambientales en los mbitos local, nacional e internacional.

Reconoce y comprende las implicaciones biolgicas, econmicas, polticas y sociales del dao ambiental en un contexto global interdependiente.

Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relacin al ambiente.

COMPETENCIAS DISCIPLINARES BSICAS DEL CAMPO DE LAS

CIENCIAS EXPERIMENTALES

1. Establece la interrelacin entre la ciencia, la tecnologa y el ambiente en contextos histricos y sociales especficos. 2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnologa en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones ticas. 3. Identifica problemas, formula preguntas de carcter cientfico y plantea las hiptesis necesarias para responderlas. 4. Obtiene, registra y sistematiza la informacin para responder a preguntas de carcter cientfico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigacin o experimento con hiptesis previas y comunica sus conclusiones.


8

6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenmenos naturales a partir de evidencias cientficas. 7. Explicita las nociones cientficas que sustentan los procesos para la solucin de problemas cotidianos. 8. Explica el funcionamiento de mquinas de uso comn a partir de nociones cientficas. 9. Disea modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios cientficos. 10. Relaciona las expresiones simblicas de un fenmeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos cientficos. 11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio fsico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental 12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. 13. Relaciona los niveles de organizacin Qumica, Biolgica, Fsica y Ecolgica de los seres vivos.

14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realizacin de actividades de su vida cotidiana


9

Competencias genricas

(atributos):

8.- Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

8.2.- Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras

personas de manera reflexiva.

Competencias

disciplinares bsicas:

4.- Obtiene, registra y sistematiza la informacin para responder

preguntas de carcter cientfico, consultando fuentes relevantes y

realizando experimentos pertinentes.

5.- Contrasta los resultados obtenidos en una investigacin o

experimento con hiptesis previas y comunica sus conclusiones

DESEMPEOS DEL ESTUDIANTE AL CONCLUIR LA PRCTICA

Utiliza de manera correcta los instrumentos usados en las mediciones mediante la experimentacin.

Determina de manera directa e indirecta el valor de algunas magnitudes fsicas. Determina de manera cuantitativa los errores de medicin.

SABERES PREVIOS

La Fsica es la ciencia de la medicin por excelencia, como la calific el fsico ingls Michael Faraday: no podemos conocer un fenmeno fsico, si no lo cuantificamos - Magnitud: Son las caractersticas observables de un cuerpo o fenmeno, que se puede medir, por ejemplo: la longitud del saln de clases, el peso y el volumen de una piedra. - Medicin: Comparar una magnitud fsica con otra magnitud de la misma especie llamada unidad de medida o patrn, por ejemplo: si medimos la longitud del una mesa con un metro que es una unidad de medida o patrn y la lectura es de 2.5 m, quiere decir que nuestra mesa es dos y media veces el tamao del metro. - Errores en la Medicin: Cuando efectuamos una medicin de una magnitud podemos cometer errores, es decir obtener lecturas o valores diferentes al valor real o verdadero de la magnitud que estamos midiendo. La diferencia entre el valor que obtenemos al hacer una medicin y el valor real o verdadero de la magnitud se llama error. Los errores que se cometen al medir no pueden eliminarse al 100%, pero si podemos reducirlos al mnimo posible, conociendo las causas que originan los errores en la medicin. Estas causas podemos clasificarlas en dos clases: Los errores sistemticos y los errores circunstanciales. Los errores sistemticos son causados por aparatos de medicin defectuosos o mal calibrados. Los errores circunstanciales se deben a diversos factores como pueden ser: el

Bloque I: Reconoces el lenguaje tcnico bsico de la Fsica

La medida perfecta 1


10

operario, los efectos climticos sobre los instrumentos de medicin o bien al proceso, es decir, cmo se efecta la medicin. Cuantificacin de los errores en la medicin: Para valorar numricamente los errores cometidos se puede calcular el error absoluto o desviacin absoluta, el error relativo y el error porcentual con las siguientes frmulas:

realizadas mediciones de nmero

mediciones las todas de sumapromedio Valor

promedio valormedido valor )(E absoluto Error a

promedio Valor

absoluto Error)(E relativo Error r 100relativo error)(E porcentual Error p

Mtodos de medicin: Cuando realizamos mediciones de diferentes magnitudes nos

encontramos que algunas de ellas podemos hacerlas directamente, como por ejemplo medir la

masa de un cuerpo utilizando la balanza. Sin embargo existen otras magnitudes que no pueden

ser medidas directamente, por lo mismo tenemos que utilizar frmulas matemticas o mtodos

indirectos; por ejemplo medir el volumen de un prisma o la distancia de la tierra a la luna.

HIPTESIS

OBJETIVO:

MATERIAL Y EQUIPO

Cantidad Material o equipo

1 Caja de cartn

1 Baln, esfera o canica

1 Cilindro o trozo de tubo


11

1 Piedra pequea

1 Probeta graduada 100 ml

1 Hilo

2 Reglas graduadas en cm (Uno calibrado correctamente

y otro incorrectamente) Puedes recortarlos del Anexo 1

de ste manual

1 Vernier

1 Flexmetro

Nota: Es conveniente que despus de recortar las reglas graduadas del Anexo 1, los pegues en

cartulina o cartn para que queden ms rgidos y te sea ms fcil realizar tus mediciones.

DESEMPEO (APRENDIZAJE COLABORATIVO)

Experimento 1

1. Identificar las reglas graduadas como M1 y M2. 2. Medir alguna longitud determinada por tu profesor 5 veces con M1 y registra los dato en la

tabla 1. 3. Medir nuevamente la misma longitud 5 veces ahora con M2 y registra los dato en la tabla 2. 4. Medirla 5 veces ms con el flexmetro y registra los dato en la tabla 3. 5. Calcula el valor promedio y el error absoluto, y porcentual de cada una de las mediciones.

Tabla 1: Mediciones de M1

Nmero de medicin

Valor obtenido

en cm

Error absoluto

Ea

Error relativo

Er

Error porcentual

Ep

L1

L2

L3

L4

L5


12

Valor promedio = _____________

Tabla 2: Mediciones de M2

Nmero de medicin

Valor obtenido

en cm

Error absoluto

Ea

Error relativo

Er

Error porcentual

Ep

L1

L2

L3

L4

L5


Tabla 3: Mediciones con el Flexmetro.

Nmero de medicin

Valor obtenido

en cm

Error absoluto

Ea

Error relativo

Er

Error porcentual

Ep

L1

L2

L3

L4

L5


EXPERIMENTO 2

1. Medir las dimensiones de los cuerpos geomtricos regulares con un vernier y regstralas.

2. Con base en ellas calcular sus reas y volmenes.


13

PRISMA RECTANGULAR:

Dimensiones en mm

a = ____________

b = ____________

c = ____________

rea en mm2 ___________ Volumen en

mm3 ________________

a

b

c

ESFERA

Dimensiones en mm

d = ____________

r = ____________

rea en mm2 ______________

Volumen en mm3 __________

d

CILINDRO

Dimensiones en mm

d = ____________

h = ____________

rea en mm2 ______________

Volumen en mm3 ______________

h

d

3.- Calcula el volumen de una piedra (cuerpo irregular), utilizando la probeta graduada llenndola con suficiente agua para cubrir la piedra, lo que indicaremos como V1, despus introduce la piedra y lee el nuevo nivel de volumen del agua, lo que indicaremos como V2. El volumen de la piedra es la diferencia entre los dos volmenes.


14

PIEDRA

Lecturas de probeta

V1 = ___________ Volumen de la piedra en ml_______________

V2 = ___________

Conclusiones

1. Por qu no podemos obtener el valor exacto de una magnitud, al hacer una medicin?

2. Qu nombre recibe la diferencia que hay entre el valor promedio de varias mediciones y los

valores individuales obtenidos?

3. Cmo podemos minimizar los errores de medicin?

4. Cmo podemos determinar que se han cometidos errores sistemticos y/o circunstanciales

de medicin?

5. Por qu recurrimos a mtodos indirectos, para medir ciertas magnitudes?

6. Por qu es importante identificar y cuantificar los errores de medicin?


15

REPRESENTACIONES GRFICAS

OBSERVACIONES

Cuestionario del experimento 1

1. Son iguales los valores promedios de M1, M2 y el Flexmetro? Si, no por qu?

2. Con base en los resultados obtenidos puedes determinar, cul es la regla graduada

defectuosa? Si, no, por qu?

3. Qu clase de error se cometi al medir con la regla graduada defectuosa?

4. Si al realizar las cinco mediciones con la regla graduada defectuosa M1, se observa que stas

son diferentes entre si, a qu clase de error se debe esta diferencia?

5. Menciona las causas por las cules, los valores fueron diferentes entre s.


1. Qu mtodo empleaste para medir las dimensiones de los cuerpos geomtricos regulares?

2. Qu mtodo empleaste pare medir las reas de los cuerpos geomtricos regulares?


16

3. Qu mtodo empleaste para medir los volmenes de los cuerpos geomtricos regulares?

4. Qu mtodo empleaste para medir el volumen de la piedra?

5. Puedes utilizar otro mtodo para calcular las reas de los cuerpos que se midieron? si, no

por qu y cul?

CONCLUSIONES

1.- Por qu no podemos obtener el valor exacto de una magnitud, al hacer una medicin?

2.- Qu nombre recibe la diferencia que hay entre el valor promedio de varias mediciones y los

valores individuales obtenidos?

3.- Cmo podemos minimizar los errores de medicin?

4.- Cmo podemos determinar que se han cometidos errores sistemticos y/o circunstanciales de

medicin?

5.- Por qu recurrimos a mtodos indirectos, para medir ciertas magnitudes?

6.- Por qu es importante identificar y cuantificar los errores de medicin?


17

GUIA DE OBSERVACIN

Nombre de la prctica: _____________________________________

Nombre del docente: ______________________________________

Nombre del alumno: ______________________________________

INSTRUCCIONES: Marca con una X el registro de cumplimiento correspondiente.

No Acciones a Evaluar Registro Ponderaci

n

Calificaci

n SI NO NA

1 Porta correctamente la bata en el

transcurso de la prctica.

2 Se presenta puntualmente al

laboratorio.

3 Usa vale para solicitar material.

4 Cumple con el material solicitado.

5 Respeta las normas de seguridad del

laboratorio.

6 Participa activamente en el

desarrollo de la prctica.

7 Comenta sus dudas durante el

desarrollo de la prctica.

8 Discute y concluye sus resultados de

la prctica correctamente

9 Comparte sus experiencias en el

equipo.

10 Guarda los materiales al trmino de

la prctica.


18

LISTA DE COTEJO





No Acciones a Evaluar Registro

Ponderaci

n

Calificaci

n

SI NO NA

1 El reporte presenta limpieza.

2 El reporte se entreg

puntualmente.

3 La portada contiene los datos

pertinentes.

4 La hiptesis se basa en una

variable experimental y una

prediccin.

5 Los cuadros fueron completados

de acuerdo a las observaciones.

6 Los esquemas son claros y

acordes al desarrollo experimental

7 El cuestionario se encuentra

completo.

8 Las conclusiones estn

relacionadas con el tema.

9 La bibliografa citada es la correcta.


19


(atributos):




Competencias








Identifica fsicamente el vector resultante y equilibrante en un sistema de vectores colineales.

Obtiene el vector resultante de un sistema de vectores por el mtodo grfico.

Observa como vara el mdulo y el ngulo del vector resultante y equilibrante al variar el mdulo de 2 vectores concurrentes.

SABERES PREVIOS

Para definir las magnitudes escalares slo se requiere la cantidad expresada en nmeros y el nombre de la unidad de medida, ejemplos: longitud, masa y volumen. Las magnitudes vectoriales son aquellas en las que para ser definidas, adems de la cantidad expresada en nmeros y el nombre de la unidad, necesitan que se seale la direccin y el sentido. Ejemplos: desplazamiento, velocidad, aceleracin y fuerza. Se tiene un sistema de vectores colineales cuando dos o ms vectores se encuentran en la misma direccin o lnea de accin. Un vector colineal ser positivo si su sentido es hacia la derecha o hacia arriba, y negativo si su sentido es hacia la izquierda o hacia abajo.

Bloque I: Reconoces el lenguaje tcnico bsico de la Fsica

Vectores colineales y concurrentes. 2


20

Un sistema de vectores es concurrente, cuando la direccin o lnea de accin de los vectores se cruza en algn punto, llamado punto de aplicacin de los vectores. La resultante de un sistema de vectores es aquel vector que produce el mismo efecto de los dems vectores del sistema. El vector capaz de equilibrar un sistema de vectores recibe el nombre de equilibrante.

HIPTESIS

MATERIAL Y EQUIPO


3 Dinammetros

1 Regla graduada

1 Transportador

1 Argolla (Puede ser un anillo o rondana)

3 Trozos de cordn

3 Hojas de papel o cartulinas

1 Tabla circular de 60 cm de dimetro, graduada de 10 en 10

grados en el borde exterior ( Si no se cuenta con ella,

hacerlo en cartulina o cartoncillo y fijarla a la mesa)


Cmo deben de ser una fuerza resultante y su equilibrante?


21

Experimento 1

1.- Coloque la cartulina sobre la mesa de trabajo, dibuje una circunferencia en su centro y coloque

en ese punto la argolla.

2.- Coloque dos dinammetros en sentidos opuestos. 3.- Pide a un compaero que sujete uno de los extremos del dinammetro y tira del otro extremo evitando mover la argolla.

4.- Para cuantificar el valor de las fuerzas, registra las lecturas de los dinammetros en la tabla 1.

Tabla 1

Nmero de Lectura

Dinammetro A (N)

Dinammetro B

(N)

Observaciones

1

2

3

4

5

5.- Aumenta la fuerza con la que jalas los cordones hasta volver a centrar la argolla. Registra las

lecturas de los dinammetros en la tabla 1. Repite el proceso tres veces ms y registra tus datos

en la tabla 1.


22

Experimento 2

1. En una cartulina dibuja un plano cartesiano e indica un sistema de vectores concurrentes A = 5N y B = 8N, utilizando una escala adecuada, como se muestra en la figura, formando un ngulo entre los vectores de 45. Obtn la resultante del sistema por el mtodo analtico.

Resultante __________N


23

2. Vara el ngulo del dinammetro B, manteniendo el A sobre el eje horizontal, como se indica

en la tabla 2

OBSERVACIONES

CUESTIONARIO


1. Representa el sistema realizado con un diagrama vectorial

2. Qu nombre recibe el sistema de fuerzas que construiste?

3. Cmo lograste que la argolla no se moviera?


1. Representa el sistema realizado con un diagrama vectorial


24

2. Qu nombre recibe el sistema de fuerzas que construiste?

3. Cmo es la magnitud del vector C comparada con la magnitud de la resultante?

4. Cmo es el ngulo de la resultante comparado con el ngulo de C?

5. Cmo es el sentido de la resultante comparado con el vector C?

6. Qu sistema de vectores forman la Resultante y el vector C?

7. Al aumentar el ngulo entre A y B que sucede con el ngulo y magnitud de C?

8. Cmo se llama el vector C, equilibrante o resultante?

9. S tuvieras que sumar los vectores A, B y C del experimento 2, qu resultado te dara?

10.- El vector A puede actuar como una fuerza equilibrante de las fuerzas B y C?

CONCLUSIONES


25

GUIA DE OBSERVACIN






Ponderacin Calificacin SI NO NA

1 Porta correctamente la bata en el transcurso

de la prctica.

2 Se presenta puntualmente al laboratorio.




laboratorio.

6 Participa activamente en el desarrollo de la

prctica.

7 Comenta sus dudas durante el desarrollo de

la prctica.

8 Discute y concluye sus resultados de la

prctica correctamente

9 Comparte sus experiencias en el equipo.

10 Guarda los materiales al trmino de la

prctica.


26

LISTA DE COTEJO





No Acciones a Evaluar Registro Ponderacin Calificacin

SI NO NA


2 El reporte se entreg puntualmente.

3 La portada contiene los datos pertinentes.

4 La hiptesis se basa en una variable

experimental y una prediccin.

5 Los cuadros fueron completados de

acuerdo a las observaciones.

6 Los esquemas son claros y acordes al

desarrollo experimental

7 El cuestionario se encuentra completo.

8 Las conclusiones estn relacionadas con

el tema.



27


(atributos):




Competencias








Identifica con base en sus caractersticas el MRU y MRUV. Realiza correctamente clculos de velocidad, aceleracin y desplazamiento en el MRU y

MRUV. Construye de manera correcta grficas de V t, d- t y V- t para el MRU y MRUV.

SABERES PREVIOS

La cinemtica es la parte de la Fsica que se encarga de estudiar los diferentes tipos de

movimientos, sin importar la causa que los origina.

Si un cuerpo se mueve y mantiene su velocidad constante, su aceleracin es igual a cero; cuando

esto sucede, se dice que el cuerpo se encuentra en movimiento rectilneo uniforme (M.R.U.)

Bloque II: Identificas diferencias entre los distintos tipos de

movimiento

Movimiento rectilneo y rectilneo uniformemente variado

3


28

En general, cuando una partcula se desplaza a lo largo de una lnea recta, recorriendo

desplazamientos iguales en tiempos iguales, su movimiento se denomina rectilneo uniforme. Por

lo contrario, si un cuerpo experimenta cambios uniformes de velocidad, entonces su movimiento

ser uniformemente acelerado (M.R.U.A.) y por lo tanto la aceleracin ser constante.

HIPTESIS

MATERIAL Y EQUIPO


3 Metros de manguera transparente de

pulgada, (manguera de nivel)

1 Cronmetro

1 Flexmetro o cinta mtrica

4 Balines para bicicleta de diferentes

dimetros

2 Tapones de hule


29

Integrante 1 Integrante 2

Burbuja


Experimento 1

1. Marcar con ayuda del flexmetro cada 50 cm sobre la manguera. 2. Llenar la manguera con agua, dejando un pequeo espacio para que se forme una burbuja,

tapando hermticamente los extremos de la manguera. 3. Dos integrantes del equipo sujetarn y tensarn por los extremos la manguera, hasta que sta

forme una lnea recta horizontal, como muestra la figura.

4. El integrante 1 descender la posicin de la manguera hasta el suelo y otro integrante del equipo tomar la lectura del tiempo que tarda la burbuja en pasar por cada marca. Realizar tres veces la lectura del tiempo en cada marca para calcular el tiempo promedio de cada lectura. Anotar los datos en la tabla 1

Tabla 1

Distancia (m)

t1

(s)

t2

(s)

t3

(s)

Tiempo promedio (s)

3

tttt 321

Velocidad (m/s)

tiempo

distanciav

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

5. Determina para cado uno de los datos de distancia y tiempo, la velocidad correspondiente

como indica la tabla 1.


30

6. Realiza una grfica de distancia contra tiempo y calcula el valor de la pendiente. Si realizaste correctamente las mediciones, la grfica ser una recta. En caso de que la grfica no sea la esperada, verificar y/o repetir el proceso.

Distancia(m)

Tiempo(s)

1.5

2.0

2.5

3.0

0.5

1.0

Recuerda que para encontrar la pendiente de una recta se utiliza la frmula: 12

12

xx

yym

La pendiente de la recta es: ____________________

Experimento 2

10. Con la manguera vaca (sin agua), como se muestra en la siguiente figura, se colocar un baln en su interior en la parte superior, para que ste descienda. Otro integrante del equipo, tomar lectura del tiempo que tarda el baln en pasar por las marcas realizadas en la manguera.

Integrante 1 Integrante 2

Baln

V

11. Anotar los datos en la tabla 2 y repetir el experimento dos veces ms para completar tres registros de tiempo; despus determina el tiempo promedio para cada caso.


31

TABLA 2

Distancia (m)

t1

(s)

t2

(s)

t3

(s)

Tiempo promedio (s)

3

tttt 321

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Para determinar la velocidad del baln en este tipo de movimiento, debemos considerar que la

velocidad media es t

dvm , pero tambin

2

inicialfinal

m

vvv . Igualando estas dos expresiones,

tenemos que 2

inicialfinal vv

t

d

Considerando que la velocidad inicial con la cual el baln comienza su recorrido es cero y

despejando la velocidad final tenemos que: t

dV final

2. Con esta ltima frmula podemos calcular

la velocidad a la que pasa el baln por cada una de las marcas realizadas a la manguera. Completa la tabla 3 utilizando el tiempo promedio generado en la tabla 2.

Tabla 3

Distancia (m)

Tiempo

(s)

Velocidad (m/s)

t

2dv

Aceleracin (m/s2)

t

va

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0


32

12. Realiza una grfica de velocidad en funcin del tiempo.

Velocidad(m/s)

Tiempo(s)

1.5

2.0

2.5

3.0

0.5

1.0

13. Qu tipo de grfica obtuviste al utilizar los datos de la velocidad contra los del tiempo

transcurrido? Si obtuviste una lnea recta, calcula su pendiente

14. Qu relacin tiene la pendiente de la recta con la aceleracin?

OBSERVACIONES


33

En esta prctica se pueden utilizar dos rieles acanalados graduados para ambos experimentos de la siguiente manera: Experimento 1: Se coloca un riel a 45 para ganar un impulso inicial y el otro de manera horizontal con las graduaciones para realizar el experimento en el cual se tomarn las diferentes distancias y los tiempos para poder determinar la velocidad constante durante el desplazamiento del baln.

Experimento No. 2

Para este experimento se tomar en cuenta la velocidad adquirida en el plano inclinado en el cual se determina el movimiento rectilneo uniformemente acelerado.

d1 t1

d2 t2

d3 t3

Otra opcin para el experimento no. 2 es la construccin de un aparto

didctico MOSTRANDO EL MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMAMENTE

VARIADO que permite experimentar con el MRUV y que arroja

resultados muy precisos es el siguiente:


34

MATERIAL

1 Base de madera

1 Poste de madera

1 Riel acanalado de aluminio

1 baln

1 Cronmetro

2 Apagadores

1 Bobina con ncleo de hierro

1 Extensin

1 Interruptor de paso

DISEO GRAFICO DEL APARATO

PROCEDIMIENTO.

1. Colocamos el riel de aluminio de tal manera que tenga cierta inclinacin.

Base de madera

Riel de aluminio

Interruptor de paso

Poste de madera

Cronmetro

Bobina con ncleo de hierro


35

2. Colocamos el interruptor de paso a cierta distancia.

3. Energizamos la bobina para dejar rodar por el riel el baln, al momento de energizar la bobina

tambin activamos el cronmetro.


36

4. Registramos el tiempo en recorrer esa distancia en la tabla No.1, repitiendo el evento por lo

menos tres veces.

5. Desplazamos el interruptor mvil a 0.6m, 0.9m, 1.2m, 1.5m y 1.8 m; medimos el tiempo y lo

registramos en la tabla NO.1

Distancia (m) Tiempo (1) Tiempo (2) Tiempo (3) Tiempo promedio

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

Tabla No1

6.- Una vez obtenida toda la informacin realizamos la grfica Distancia vs Tiempo.

7.- Con los datos obtenidos y registrados en la tabla No. 1, llenamos la tabla no. 2.

Distancia ( m ) Tiempo promedio Velocidad (m/s)

V= 2d/t

Aceleracin ( m/s2)

A = v/t

0.3

0.6

0.9


37

1.2

1.5

1.8

Tabla No.2

8.- Con los datos de la tabla No. 2 construimos la grfica velocidad vs tiempo.



38

CUESTIONARIO


1. Qu tipo de movimiento realiz la burbuja: M.R.U. o M.R.U.V?

2. Cmo vara la distancia recorrida por la burbuja respecto al tiempo transcurrido?

3. Qu relacin tiene la pendiente de la recta con la velocidad de la burbuja?

4. La velocidad de la burbuja es constante o variable?


1. Realiza una grfica de distancia recorrida en funcin del tiempo.

Distancia(m)

Tiempo(s)

1.5

2.0

2.5

3.0

0.5

1.0

2. Qu tipo de movimiento realiz el baln: M.R.U. o M.R.U.V?

3. Cmo vara la distancia recorrida por el baln respecto al tiempo transcurrido?

4. Al graficar la distancia en funcin del tiempo, obtuviste una lnea recta o una curva?


39

Las respuestas a las siguientes preguntas, te ayudaran a generar conclusiones.

1. Cul es la diferencia entre movimiento rectilneo uniforme y uniformemente variado?

2. Existe aceleracin alguna en un movimiento rectilneo uniforme?

3. Cmo es el comportamiento de la velocidad en un M.R.U.?

4. Cmo es el comportamiento de la aceleracin en un M.R.U.V.?

5. Menciona 2 ejemplos cotidianos donde se manifieste el M.R.U. y el M.R.U.V.

CONCLUSIONES


40

GUIA DE OBSERVACIN








de la prctica.





laboratorio.


prctica.


la prctica.





prctica.


41

LISTA DE COTEJO

GUIA DE OBSERVACIN






SI NO NA












el tema.



42

Competencias

genricas

(atributos):

8.-Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

8.1Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un

proyecto en equipo definiendo un curso de accin con pasos

especficos.

Competencias


4.- Obtiene, registra y sistematiza la informacin para responder a






Identifica con base a sus caractersticas situaciones en las que se presenten la cada libre, el tiro parablico ascendente y descendente.

Realiza correctamente clculos relacionados con el tiempo de cada, tiempo de vuelo y velocidad inicial de despegue.

SABERES PREVIOS

El tiempo de reaccin es el tiempo que necesita una persona para notar, pensar y actuar en respuesta a una situacin; por ejemplo, el tiempo que transcurre entre que se observa por primera vez una obstruccin en el camino cuando se conduce un automvil, y se responde a ella. El tiempo de reaccin vara con la complejidad de la situacin (y con el individuo). En general, la mayor parte del tiempo de reaccin de una persona se gasta en pensar, pero la prctica en el manejo de una situacin dada puede reducir ese tiempo.

Se considera que el tiempo requerido en las personas para que un mensaje viaje de los ojos al cerebro y luego a los dedos (tiempo de reaccin) es de al menos 1/7 de segundo.

El tiempo de vuelo es el intervalo de tiempo en que una persona saltando verticalmente permanece en el aire (con los pies sin tocar el suelo). Los jugadores de bsquetbol y los bailarines de ballet, entre otras personas estn dotados de una gran capacidad para saltar. Cuando saltas hacia arriba, la fuerza que te impulsa se aplica slo mientras tus pies permanecen en contacto con el suelo, tan pronto como tus pies dejan de tocar el suelo, cualquiera que sea la rapidez de ascensin que alcances, la misma disminuye de inmediato de manera constante a razn de la gravedad. Alcanzas la altura mxima cuando tu rapidez de ascensin se reduce a cero. Despus, comienzas a caer y adquieres rapidez exactamente a la misma razn de cambio (gravedad). Si

Bloque II: Identificas diferencias entre los distintos

tipos de movimiento

Tiempo de reaccin y tiempo de vuelo

4


43

aterrizas en la misma posicin en la que iniciaste el salto, el tiempo de ascensin es igual al tiempo de cada. El tiempo de vuelo es la suma de los tiempos de ascensin y de cada

HIPTESIS

MATERIALY EQUIPO


1 Regla de 30 cm *

1 Hoja de papel *

1 Billete *

Cinta adhesiva

1 Cronometro


Experimento 1. Medicin del tiempo de reaccin

1. Toma un billete y colcalo entre los dedos pulgar e ndice de alguno de tus compaeros, como se muestra en la figura 1.


44

2. Procurar que la parte media del billete se encuentre entre lo dedos. En estas condiciones reta a un compaero a que capture el billete entre sus dedos cuando t lo sueltes sin avisarle.

Figura 1. Lo logr atrapar?

3. Para medir el tiempo de reaccin de una persona colocar la regla entre sus dedos, como se ilustra en la figura 2, de manera que el cero de la escala est a la misma altura que los dedos. En estas condiciones pedirle a la persona que atrape la regla cuando vea que es soltada.

Figura 2. Medicin de la rapidez de los reflejos.

4. El nmero de centmetros que aparece antes de atraparla, a partir de que se solt, depender del tiempo de reaccin de la persona.

5. Determinar el tiempo de reaccin en segundos despejando t de la ecuacin: 2

2

1gtd .

Anotar este valor en la tabla 1.

6. Repetir lo anterior para todos los integrantes del equipo y registrar los resultados en la tabla 1.

Tabla 1. Tiempo de reaccin de las personas

Nombre del participante No. de cm. Tiempo de reaccin


45

Experimento 2. Tiempo de vuelo

1. Ponte de pie frente a un muro y, con los pies bien asentados en el piso y los brazos extendidos hacia arriba, haz una marca en el muro en el punto ms alto que alcances.

2. Salta en seguida, haz otra marca en el punto de altura mxima. La distancia entre estas dos

marcas es la medida de tu salto vertical y regstrala en la tabla nmero 2.

3. A partir de la ecuacin 2

2

1gtd ,

encontrar el tiempo de vuelo de todos los integrantes del

equipo y registrar los resultados en la tabla 2.

Tabla 2. Tiempo de vuelo

Nombre del participante Altura Tiempo de vuelo


46

OBSERVACIONES

CONCLUSIONES:


47

GUIA DE OBSERVACIN





No Acciones a Evaluar Registro Ponderaci

n

Calificaci

n SI NO NA


de la prctica.





laboratorio.


prctica.


la prctica.





prctica.


48

LISTA DE COTEJO






Ponderaci

n

Calificaci

n

SI NO NA












el tema.



49


(atributos):

8.-Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un


especficos.

Competencias


4.- Obtiene, registra y sistematiza la informacin para responder a






Identifica las caractersticas del movimiento de los cuerpos en una y dos dimensiones mediante la experimentacin.

Realiza clculos de velocidad de despegue, alcance y altura mxima correctamente. SABERES PREVIOS

En esta actividad se realizan experimentos que permiten diferenciar el movimiento ejecutando, los tiros que a continuacin se describen: Tiro vertical: Este movimiento se presenta cuando un cuerpo se lanza verticalmente hacia

arriba, observndose que su velocidad va disminuyendo hasta anularse al alcanzar su altura mxima.

El tiro vertical sigue las mismas leyes de la cada libre de los cuerpos, y, por tanto emplea las mismas ecuaciones.

Tiro parablico: Es un ejemplo de movimiento realizado por un cuerpo en dos dimensiones o sobre un plano. El tiro parablico es la resultante de la suma vectorial de un movimiento horizontal uniforme y de un movimiento vertical rectilneo uniformemente acelerado.

Debido a estos dos movimientos la trayectoria del cuerpo es curva.

Bloque II: Identificas diferencias entre distintos tipos de

movimiento

Movimiento en una y dos dimensiones

5


50

HIPTESIS

OBJETIVO:

MATERIAL Y EQUIPO

1 Cronmetro

1 Flexmetro

1 Soporte universal

1 Pinza de sujecin

1 Pistola de dardos (que sirva perfectamente y con dos

dardos incluidos) ** Se puede utilizar tambin un

disparador de resorte.

1 Plano inclinado (o un transportador)

Nota: Los materiales marcados con doble asterisco deben ser proporcionados por los integrantes

del equipo.


Experimento 1. Obtencin de la velocidad inicial del proyectil

1.- Fija la pistola al soporte universal, de tal manera que apunte verticalmente hacia arriba


51

como se observa en la figura 1).

2.- Dispara el proyectil y mide el tiempo que tarda en el aire (desde que sube hasta que regresa al

mismo nivel de donde fue disparado)

3.- Repite lo anterior 5 veces, llena la tabla 1 y saca el promedio de los tiempos registrados, ste

ser el tiempo que tarda el proyectil en el aire.

hmax

Figura 1

a) Para saber el tiempo que tarda en subir el proyectil hasta su mxima altura divide el

tiempo en el aire entre 2.

Tiempo de subida =2

t aire

b) Conociendo el tiempo que tarda en subir el proyectil y adems considerando que la

velocidad final del proyectil al llegar a su mxima altura, es cero, podemos determinar la

velocidad inicial con que fue disparado, utilizando la siguiente frmula:

vi = - gt

Donde g= -9.8 m/s2

vi =__________________

Experimento 2 Verificacin del tiro horizontal

a) Fija la pistola al soporte universal, de tal manera que apunte horizontalmente a una altura

conocida (como se muestra en la figura 2), anotar el valor de la altura a la que se encuentra el

can de la pistola, respecto al piso.


52

Figura 2

d

h

h = __________________

b) Dispara el proyectil y mide la distancia a la que llega. c) Repite lo anterior 5 veces, llena la tabla 2 y calcula el promedio de las distancias registradas,

sta ser la distancia a la que llega el proyectil, antala a continuacin: d) e) del experimento 1, la Viy = O m/s, la h a la que se realiz el disparo y el valor de g= 9.8

m/s2.

Es muy diferente el valor de distancia obtenido en la prctica al determinado tericamente?

Entonces se cumplen o no las ecuaciones del movimiento parablico?

Experimento 3. Verificacin del tiro oblicuo

a) Fija la pistola al soporte universal, de tal manera que apunte a un ngulo de 15 grados (procura que el can est al nivel del suelo), como se muestra en la figura siguiente.

Figura 3

d

b) Dispara el proyectil y mide la distancia a la que llega, (repite esto 3 veces y calcula la distancia promedio a la que llega)

c) Aumenta la inclinacin de la pistola otros 15 grados, de tal manera que ahora apunte a un ngulo de 30 grados y dispara el proyectil (repite esto 3 veces y calcula la distancia promedio a la que llega)

d) Repite lo anterior de 15 grados en 15 grados hasta llegar a 90 grados. e) Observa tus resultados y anota en cul ngulo se obtuvo el mayor alcance (mayor distancia)

= ________________

Verifica los resultados que obtuviste en la prctica, calculando tericamente la distancia a la que debera llegar el proyectil en cada caso y tomando como datos: la velocidad inicial del proyectil (vi), el ngulo del disparo ().


53

g

2senvd

2i


Tabla 1

t1 t2 t3 t 4 t5 Promedio

taire=

TABLA 2

d1 d2 d3 d4 d5 Promedio

d promedio=

ngulo (grados)

d1

(m)

d2

(m)

d3

(m)

Distancia promedio (m)

15

30

45

60

75

90

OBSERVACIONES


54

Cuestionario final

1. Menciona alguna aplicacin del movimiento parablico en la vida cotidiana.

2. Por qu en el tiro parablico, el movimiento vertical sigue las condiciones del M.R.U.A.?

3. Por qu en el tiro parablico el movimiento horizontal sigue las condiciones del M.R.U.?

4. Considerando la velocidad inicial calculada en la prctica vi, y para un ngulo de 30, calcula

la velocidad inicial vertical y horizontal respectivamente.

CONCLUSIONES


55

GUIA DE OBSERVACIN








de la prctica.





laboratorio.


prctica.


la prctica.





prctica.


56

LISTA DE COTEJO






SI NO NA












el tema.



57


(atributos):




Competencias






Identifica con base en sus caractersticas al MCU y MCUV mediante la experimentacin Realiza correctamente clculos de velocidad y aceleracin angular en el MCU y MCUV.

SABERES PREVIOS

Cuando la trayectoria de un mvil describe una circunferencia, este movimiento es circular ya que dicho mvil, gira alrededor de un punto fijo central llamado eje de rotacin. Si el mvil recorre ngulos o arcos iguales en tiempos iguales, se tendr un movimiento circular uniforme (M.C.U). En el movimiento circular uniforme es conveniente resaltar que el mdulo de la velocidad no cambia, porque es uniforme y describe trayectorias concntricas (circunferencia) de longitud diferente pero con radio igual a la distancia entre el objeto y el eje de rotacin. Debido a ello, definiremos los siguientes conceptos: ngulo: Es la abertura comprendida entre dos radios cualesquiera que limitan un arco de circunferencia. Radian: Es el ngulo central al que corresponde un arco de longitud igual al radio

360radianes2

Velocidad angular (w): La magnitud de la velocidad angular representa el cociente entre el valor del desplazamiento angular de un cuerpo y el tiempo que tarda en efectuarlo. Las unidades de la velocidad angular son los radianes por segundo y su frmula es:

tw s/rad

Tw

2

Periodo (T): Tiempo que tarda un cuerpo en dar una vuelta completa: f

T1

Frecuencia ( f ): Es el nmero de revoluciones efectuadas por el mvil en la unidad de tiempo:

Tf

1

Bloque II: Identificas diferencias entre los distintos tipos de

movimientos

Movimiento circular

6


58

Si una partcula con un movimiento circular cambia su velocidad se tiene entonces un movimiento circular acelerado; y si los cambios de velocidad angular en la unidad de tiempo son uniformes, la aceleracin angular es constante, por lo que se trata de un movimiento circular uniformemente variado.

Aceleracin angular media ( ): Es el cociente del cambio de velocidades angulares, inicial y final,

con respecto al intervalo de tiempo, esto es:

ttt

ww

inicialfinal

inicialfinal

HIPTESIS

MATERIAL Y EQUIPO


1 Botella desechable de plstico con su tapa (agua refresco, etc.)

2 Lapiceros o lpices con punta afilada

1 Clavo

1 Recipiente cilndrico (vaso desechable grande o lata de refresco o chiles sin tapa)

1 Carrete de hilo

1 Cronmetro

1 Pedazo de tela o franela

2 Hojas milimtricas

Experimento 1

1. En los extremos de la botella marca dos pequeos puntos con la punta del clavo, los cuales sern puntos de apoyo donde colocars las puntas de los lapiceros como muestra la figura.


59

Lapicero Lapicero

Columna de agua

2. Sujetando la botella con los lapiceros, sitala bajo la columna de agua, haciendo que dicha botella comience a girar hasta alcanzar un movimiento constante. Contesta las siguientes preguntas:

a) Cuntas vueltas realiza la botella en un tiempo de 10 segundos? Que representa este valor? b) Cunto tiempo tarda en dar 20, 30, 40 y 50 vueltas? c) Determina la velocidad angular para los incisos a y b. Existe alguna diferencia entre estos

resultados? Por qu? d) Calcula las frecuencias de los incisos a y b. e) Elabora una grfica de velocidad angular contra tiempo

3. Nuevamente coloca la botella bajo la columna de agua y en diferentes momentos haz que la

fuerza de salida del agua sea mayor o menor, de tal forma que el movimiento de la botella vare. Contesta lo siguiente:

a) Cundo la cada del agua vara, que sucede con el movimiento de la botella?

4. En el grifo a una salida constante de agua, acerca la botella y justo en el momento que inicia su giro, activa el cronmetro. En el momento que observas una velocidad angular constante, detn el cronmetro. Este tiempo registrado ser el tiempo de aceleracin o t . Una ves que la

botella gira con velocidad angular constante, determina el tiempo que requiere para dar 20 vueltas y calcula la velocidad de giro, sta ser nuestra velocidad angular final. Completa la siguiente tabla y calcula la aceleracin angular media. Considera la velocidad angular inicial igual a cero.

5. Elabora una grafica fw contra tiempo

Tabla 1

Tiempo de Tiempo en dar 20

vueltas a velocidad Velocidad angular

Aceleracin angular (rad/s2)


60

aceleracin

t (s)

constante (s) final fw (rad/s)

t

w f

Experimento 2

Toma el recipiente cilndrico y haz una serie de orificios en lnea (como indica la figura) en su superficie lateral. Y suspndelo por medio de tres cordones. Coloca en su interior una tela muy mojada y gira el recipiente, de manera que los cordones se tuerzan fuertemente; enseguida suelta la lata a partir del reposo, observa.

Elabora un dibujo que indique la trayectoria de las gotas de agua que salen por los orificios.


OBSERVACIONES

CONCLUSIONES


61

GUIA DE OBSERVACIN








de la prctica.





laboratorio.


prctica.


la prctica.





prctica.


62

LISTA DE COTEJO






SI NO NA












el tema.



63


(atributos):




Competencias






Identifica correctamente los fenmenos de friccin esttica y dinmica mediante la experimentacin.

Determina de manera directa valores de fuerzas de rozamiento esttico y dinmico. Describe situaciones cotidianas donde identifica la friccin esttica y dinmica.

SABERES PREVIOS

La friccin es la fuerza que acta cuando dos superficies se encuentran en contacto, ella te ayuda de muchas formas, pero tambin te hace ir ms despacio y produce calor. La friccin entre t y el aire disminuye la velocidad cuando montas en la bicicleta. Al doblarte sobre el manubrio de la bicicleta, ayudas a disminuir la friccin del aire contra tu cuerpo. Las piezas del motor de un carro se calientan por la friccin entre ellas. La gente usa lubricantes para poder reducir la friccin. El lubricante ms comn es el aceite. Si aplicas aceite entre dos piezas que se mueven, las superficies de las piezas frotarn contra el aceite en vez de frotar una contra la otra. El aceite es resbaladizo y liso. Por tanto permite que un mayor nmero de piezas puedan moverse sin recalentarse. Existen dos clases de fuerzas de friccin: esttica y dinmica o de movimiento. La fuerza de friccin esttica es la reaccin que presenta un cuerpo en reposo oponindose a su deslizamiento sobre otra superficie. La fuerza de friccin dinmica tiene un valor igual a la que se requiere aplicar para que un cuerpo se deslice a velocidad constante sobre otro

HIPTESIS

Bloque III : Comprendes el movimiento de los cuerpos a partir de

las leyes de Newton

ESTUDIO DE LA FRICCIN

7


64

MATERIAL Y EQUIPO

Cantidad Material, equipo y sustancia

1 Liga de hule

1 Regla graduada de 30 cm.

1 Tarjeta de cartulina (10 cm por 8 cm)

1 Clip

3 Libretas

1 Bloque de madera de 7 x 14 x 28 cm (aproximadamente)

2 Hojas de lija

1 Clavo de 5 cm.

1 Dinammetro

20 cm De cuerda o hilo

10 ml Aceite (cualquier tipo)

10 ml Crema liquida o talco


Experimento 1

a) Frota las palmas de las manos una contra otra con fuerza y explica lo que sucede y por qu.

b) Repite el procedimiento anterior. Pero ahora lubrica tus manos con crema o talco y explica lo

que sucede.


65

Experimento 2

1. Haz una abertura de 1 cm en la parte media de la tarjeta, a 2 cm de uno de sus extremos.

2. Introduce la mitad del clip en la abertura y atora la liga en la parte del clip que queda sobre la tarjeta.

3. Coloca una de las tres libretas sobre la tarjeta y jala con cuidado la liga. 4. Con la ayuda de la regla graduada. Mide el alargamiento de la liga hasta el momento en que la

tarjeta con la libreta comience a moverse. 5. Realiza el procedimiento anterior, pero ahora colocando dos y posteriormente tres libretas

sobre la tarjeta. 6. Registra tus observaciones en la tabla de resultados.

F

Reporte de resultados.

Prueba No. de libretas Alargamiento de la liga (cm).

1

2

3

Experimento 3

1. Introduce el clavo en el bloque de madera de tal manera que se pueda sujetar la cuerda. 2. Con la cuerda amarra el clavo en el bloque y engancha al otro extremo de la cuerda en el

dinammetro. 3. Coloca las lijas sobre la mesa de trabajo; stas sern la superficie de deslazamiento. Pide a

tres de tus compaeros que te auxilien, uno detendr las lijas para que no las arrastre el bloque y los otros dos las sostendrn lateralmente para formar una superficie.


66

4. Coloca el bloque de madera sobre la lija y jala lentamente el dinammetro, mide la cantidad de fuerza necesaria para mover el bloque y para mantenerlo en movimiento. Anota los datos obtenidos en la tabla de registro de resultados.

5. Repite la prueba en tu mesa de trabajo, o en el piso y registra tus resultados. 6. Ahora aplica aceite en la superficie del bloque que desliza y en la lija, jala lentamente el

dinammetro y mide la cantidad de fuerza necesaria para mover el bloque y mantener su movimiento.

7. Repite la prueba en tu mesa de trabajo, o en el piso segn lo considere tu profesor.

Reporte de resultados:

Prueba Superficie Fuerza de friccin

esttica Fuerza de friccin

dinmica

1 Lija

2 Mesa

3 Lija con aceite

4 Mesa con aceite


F Lija

Bloque de madera

Dinammetro


67

OBSERVACIONES

CUESTIONARIO:

De acuerdo a lo observado en el experimento 2 contesta lo siguiente.

a) A qu se opone la friccin?

b) Si a un objeto se le agrega mayor peso. Su friccin ser mayor o menor?

c) La friccin que existe entre dos superficies sin movimiento se denomina:

De acuerdo a lo observado en el experimento 3 contesta las siguientes preguntas.

a) Qu superficie present menor resistencia al movimiento?

b) Qu superficie present mayor resistencia al movimiento?

c) Cul es la funcin del aceite en el experimento?

CONCLUSIONES:

Para apoyarte en la realizacin de las conclusiones reflexionar acerca de la utilidad prctica que

puedan tener las actividades realizadas, tanto en la vida cotidiana como en sus aplicaciones

productivas.


68

GUIA DE OBSERVACIN








de la prctica.





laboratorio.


prctica.


la prctica.





prctica.

LISTA DE COTEJO





69



SI NO NA












el tema.



(atributos):


8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un


especficos.

Competencias





Bloque III: Comprendes el movimiento de los cuerpos a partir de

las leyes de Newton

Primera y segunda ley de Newton

8


70


Identifica los diferentes tipos de movimiento y las fuerzas que intervienen en los movimientos de los cuerpos.

Aplica las leyes de la dinmica de Newton en la solucin y explicacin del movimiento de los cuerpos observables en su entorno inmediato.

SABERES PREVIOS

La primera Ley de Newton nos indica que: Un cuerpo contina en su estado de reposo o de movimiento uniforme a menos que una fuerza acte sobre l. La tendencia que presenta un cuerpo en reposo a permanecer sin movimiento, o la de un objeto en movimiento a tratar de no detenerse, recibe el nombre de inercia. Toda la materia posee inercia, y una medida cuantitativa de ella es el concepto de masa, que a su vez se puede definir como una medida de la inercia.

La relacin descrita por el fsico Isaac Newton entre la fuerza (F) que se le aplica a una masa (m), provocando el cambio de en su estado de movimiento, es decir un cambio en el valor de la velocidad en un tiempo determinado conocido como aceleracin (a), es descrita en la segunda ley de Newton F =ma. Sin embargo, tambin describe a la masa inercial como la razn existente entre la fuerza aplicada y la aceleracin provocada al objeto, esta razn es conocida como masa inercial m=F/a.

La ley de Newton de la accin y la reaccin indica que cuando se empuja un objeto, ste empuja hacia atrs con una fuerza igual y opuesta. En trminos generales, cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo, ste ltimo reacciona sobre el primero ejerciendo una fuerza de la misma intensidad y direccin pero en sentido contrario.

HIPTESIS

CUESTIONARIO

1.- Describe la primera ley de Newton con un ejemplo de tu vida cotidiana


71

2.- Enrique le dice a Diana que entre ellos existe una fuerza de atraccin que es mayor cuando la

tiene cerca. Tiene razn Enrique, si o no y por qu?

MATERIAL Y EQUIPO


1 Huevo crudo

1 Huevo cocido

1 Tijera

1 Carro carguero de juguete.

3 Pesas de diferente medida

1 Cronmetro de pulsera.

Hilo.

1 Cinta mtrica o flexmetro.

1 Balanza

1 Polea con soporte

1 Platillo de cartn o plstico

Arena fina

EXPERIMENTO 1

1. Hacer girar rpidamente el huevo crudo sobre s y detenerlo con el dedo completamente,

pero retirar inmediatamente el dedo una vez que se detuvo el giro del huevo, como se

muestra en la figura 1 y observar lo que sucede.

2. Tomar el huevo cocido, girarlo rpidamente sobre s y detenerlo con el dedo, de la

misma forma que el anterior. Observar lo que sucede despus de retirar el dedo y

comparar este comportamiento con el que tuvo el huevo crudo.

Figura 1. Forma de girar el huevo y detenerlo con el dedo.


72

3. Por qu razn el huevo crudo sigue girando cuando quitas el dedo inmediatamente?

4. Por qu razn el huevo cocido no vuelve a moverse cuando quitas el dedo inmediatamente?

EXPERIMENTO 2

1. Determina en kilogramos la masa del carro, utilizando la balanza.

2. Arma el dispositivo de la figura 2.

Figura 2

3. Cuando el platillo est vaco, el carro est en reposo, es decir, no se mueve, toda vez que la fuerza de friccin esttica que hay entre las ruedas y la superficie de la mesa es mayor a la fuerza que debido a su peso, ejerce sobre el carro el platillo. Agrega poco a poco arena al platillo hasta que al empujar levemente el carro ste se desplace sobre la mesa a velocidad constante. El peso de la arena ser el contrapeso de las fuerzas de rozamiento.

4. Un compaero detendr con una mano el carro y otro colocar en el platillo una pesa (previamente habr que determinar su masa en la balanza y multiplicarla por la constante de gravedad). Esta pesa representar la fuerza neta o resultante que recibe el carro. Mide con la cinta mtrica la distancia en metros que recorre el carro desde su posicin inicial (antes de iniciar su movimiento) a su posicin final (Antes de chocar con la polea).

5. Al soltar el carro, midan con el cronmetro el tiempo que tarda en recorrer dicha distancia. Anota los datos en la tabla 1. repitiendo tres veces el experimento para tener tres medidas de tiempo y poder promediarlas.

Tabla 1

Masa (m) de la pesa

puesta en el platillo en kilogramos

Peso (F) de la pesa puesta en el platillo

Fuerza neta en Newtons

F=mg

Distancia recorrida (d) en metros

Tiempo (t ) de recorrido en segundos

Velocidad final (v) del carrito en

m/s

t

2dv

Aceleracin(a) del

carrito en m/s

2

2t

2da

Masa del carrito

(kg)

a

Fm

t1 T2 T3 T promedio


73

6. Repite los pasos 4 y 5 pero agregando una pesa ms al pla

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