Practicas ip bloque 1

Física I. 1.3 La medida Medición y precisión en la física

© EFIT SEP-ILCE, 2000 1

Nombre: ________________________________ N.L. ___ Equipo Nº ____

Guía para el estudiante

Medición y precisión en lafísica

¿De qué depende que una medición sea más o menos exacta? En estaactividad, trataremos de responder esta pregunta. Para esto, abre el archivo“Medición-Errores.ip” de Interactive Physics.

En la pantalla puedes ver tres de los actores principales de la física: un bloque,una pelota y un balín, que están por empezar una carrera. Haz un ‘clic’ en elcontrol “Correr/Parar” y observa las trayectorias de los tres objetos. Haz un‘clic’ en el control “Inicio” para volver a la pantalla original. Repite variasveces estos dos pasos y contesta:

Describe las trayectorias de los tres objetos:

El bloque: ____________________________________________________ La pelota: ____________________________________________________ El balín: ______________________________________________________

¿Cuál llega primero a la meta? _________ ¿Cuál llega segundo? _________¿Cuál llega en último lugar? _________

¿Cuál recorre la mayor distancia hacia la meta? _________ ¿Cuál recorre lamenor distancia hacia la meta? _________

La pelota le dice al bloque: “Te apuesto a que yo hago, incluso, menos de lamitad de tu tiempo a la meta”. El balín le dice a la pelota: “Y yo, te apuestoque hago menos de la mitad de tu tiempo a la meta”. Tú tienes que averiguarquiénes ganan las apuestas, midiendo el tiempo de cada uno.

Para hacer esto, usa el control “Correr/Parar” como tu cronómetro. Empiezaprimero con el balín. Aprieta este botón para iniciar su movimiento y cuandoveas que esté pasando por la meta, apriétalo otra vez para detener el tiempo yobservar la medición de su tiempo. Haz tres de estas mediciones y anótalas(puedes hacer que cada uno de tus compañeros de equipo realice unamedición. Cuando terminen, calcula el promedio de las tres):



Tiempos del balín: ________ ________ ________Promedio: ________

¿Son los tres tiempos iguales? ____ ¿Son tus tiempos iguales a los del equipode al lado? ____ ¿Por qué?________________________________________________________________________________________________________________

Haz lo mismo con la pelota:

Tiempos de la pelota: ________ ________ ________Promedio: ________

Haz lo mismo con el bloque:

Tiempos del bloque: ________ ________ ________Promedio: ________

De acuerdo a tus promedios de las mediciones,

¿La pelota hace menos de la mitad del tiempo del bloque? ________

¿El balín hace menos de la mitad del tiempo de la pelota? ________

Midamos ahora estos tiempos con mayor precisión. Si notas, en la parteinferior derecha de la pantalla, hay un botoncito con el símbolo el cual tepermite correr el programa paso a paso. Aprieta este botón una y otra vez, ytoma la lectura de los tiempos en los que cada objeto llega a la meta:

Tiempo del balín: ________

Tiempo de la pelota: ________

Tiempo del bloque: ________

¿Pudiste tomar estos tiempos exactamente? ____ ¿Por qué? __________________________________________________________________________

La física, por medio de fórmulas, nos permite calcular estos tiemposexactamente. Por lo pronto te diremos que el tiempo del balín para llegar a lameta es de 2.222... segundos, el de la pelota de 4.444... segundos y el delbloque de 9.0909... segundos. Así, las respuestas a las preguntas que hicimosantes, basadas en los tiempos exactos, son:

¿La pelota hace menos de la mitad del tiempo del bloque? Sí (4.444 < 4.545)

¿El balín hace menos de la mitad del tiempo de la pelota? No (el balín haceexactamente la mitad del tiempo pero no menos.)

Compara estos resultados con los tuyos dados antes.



En el reverso de esta hoja, describe los tipos de errores que aparecieron entus mediciones y cómo se manifestaron (Considera el tiempo de reacción deuna persona, la precisión del aparato usado, la escala de medición, ...):

Discute en clase la pregunta: ¿Se pueden hacer mediciones exactas en lafísica?

__________________________________________________________________________________________________________________________

Física I. El movimiento como cambio de lugar en función del tiempo Construyendo gráficas


Nombre_ ____________________________ Guía para el estudiante

EFITEnseñanza de la Física con Tecnología SEP

Construyendo gráficas

Cuando tenemos una serie de datos, una gráfica nos ayuda a concentrar estainformación. En esta actividad aprenderemos a construir y a leer una gráfica.Para esto, abre el archivo “IntroGrá” de IP y corre la simulación.

Describe el movimiento del avión:__________________________________________________________________________________________________________________________

Corre ahora la simulación por pasos (botoncito ) y en la tabla siguientetoma los datos de la altura del avión cada segundo. Cuando termines, pasa lainformación en el plano de coordenadas que se te da y traza la gráfica de laaltura del avión contra el tiempo (une los puntos con una curva lisa):

Tiempo(s) Altura (m)

0 600

1

2

3

4

5 20

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15 195

16

17

18

19

20

Gráfica altura - tiempo

altura (m)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

tiempo (s)



¿Cuál es la altura mínima a la que bajó el avión? ________ ¿En qué tiempoestaba el avión a esta altura? ________

¿Qué altura tenía el avión en el tiempo: 1 s? ________ ¿Qué altura tenía elavión en el tiempo: 2 s? ________ ¿Cuántos metros descendió entre estos dostiempos? ________

¿Cuántos metros ascendió el avión entre los tiempos: 11 y 12 s? ________¿Cuántos metros ascendió el avión entre los tiempos: 19 y 20 s? ________

Construye ahora la gráfica de la distancia horizontal del avión contra eltiempo (asegúrate de que el control de la velocidad marque 50.00 m/s):

Tiempo(s):

Distancia(m):

0 0123456 30078910

Notarás que esta gráfica es una línea recta. Continúala hasta el segundo 16 yobtén de ella a qué distancia llegará el avión en este tiempo: ________Verifica con tu programa que tienes el valor correcto de la distancia.

De la tabla anterior, ¿cuántos metros recorre el avión cada segundo? ______¿Podrías deducir a qué distancia estará el avión en el tiempo: 20 s? ________y ¿en el tiempo: 30 s? ________ Comprueba tus predicciones comparándolascon los datos del programa.

Cambia el valor del control de velocidad a 100. Compara los datos de lasalturas y las distancias con los que ya tomaste. Repite esto con una velocidadde 200 y de 0. Saca tus conclusiones y discútelas con el grupo.

Gráfica distancia - tiempo

distancia (m)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

tiempo (s)



Extrapolar e interpolarEn una actividad anterior hiciste ya una extrapolación. Tomaste datos de ladistancia recorrida de un avión hasta el segundo 10 y después extrapolaste lagráfica para predecir cierta información que no tenías.

distancia (m)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

tiempo (s)

Hagamos otra extrapolación. Del archivo “IntroGrá” de IP toma datos de laaltura del avión cada 20 segundos y traza la gráfica correspondiente:

tiempo(s):

altura(m):

0 60020406080100120140160180200220240

Gráfica altura - tiempoaltura (m)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

0 40 80 120 160 200 240 280 320

tiempo (s)



Extrapola ahora la gráfica hasta el tiempo 340 s, “siguiendo su dirección”.¿Qué valor de la altura del avión te dio la gráfica para este tiempo? ______Compáralo con el valor de la simulación.

Extrapola estos datos aún más y trata de predecir, ¿cuál será la altura delavión a los 25 minutos (1,500 segundos)? ________ Compara con el valor dela simulación. Y, ¿a los 30 minutos (1,800 segundos)? ________

Vamos ahora a interpolar. En la simulación, regresa el control de la velocidada 50 m/s. Toma los datos de la altura y la distancia del avión en los tiempos:1 segundo y 2 segundos y vacíalos en la tabla siguiente:

Tiempo (s): Altura (m): Distancia (m):

1

2

Supongamos que alguien necesita saber la altura y la distancia del avión en eltiempo 1.5 segundos. Calcula o estima de los datos anteriores ¿cuál será ladistancia del avión en el tiempo: 1.5 s? ________ Calcula o estima de losdatos anteriores ¿a qué altura estaba el avión en el tiempo: 1.5 s? ________Cuando buscamos el valor entre dos datos conocidos, estamos interpolando.

Si obtuviste para la distancia un valor de 75 metros y para la altura un valorde alrededor de 330 metros, sigue adelante. Si no, regrésate y trata decovencerte de que estos son los valores adecuados (pregúntale a uncompañero).

Calcula o estima la distancia del avión en el tiempo: 4.5 s ________Calcula o estima la altura del avión en el tiempo: 4.5 s ________¿Estás interpolando o extrapolando? ____________

¿Podrías predecir el valor de la distancia del avión para el tiempo de 1,000segundos, viendo solamente los valores de los primeros 5 segundos? ____¿Qué estarías haciendo, interpolando o extrapolando? ___________ Haz estopara cada una de las velocidades dadas en la tabla siguiente:

Velocidad avión: Valor de la distancia a los1,000 segundos:

100 m/s

200 m/s

1



La idea de velocidad

En esta lección reafirmarás tus ideas sobre velocidad. Para ti, ¿qué esvelocidad? ____________________________________________________

Usaremos en esta actividad la unidad de velocidad de “kilómetros porminuto” Si un coche recorre 2 kilómetros cada minuto, ¿cuál es su velocidaden kilómetros por hora? ________ km/hr.

Abre el archivo “Velocidad1.ip” de Interactive Physics, en la “Idea develocidad”. En ella se muestra un coche (en la noche) en el kilómetro 200 deuna carretera, moviéndose a una velocidad de 2 kilómetros por minuto. Correla simulación y observa el movimiento.

Aprieta el botón “Dejar Marcas” y corre nuevamente la simulación. ¿Cómoson las distancias recorridas en cada intervalo de tiempo? _______________¿Cuántos kilómetros totales se muestran en la pantalla? _____________(Sugerencia: corre la simulación por pasos y observa los medidores de tiempoy posición).

Cambia la velocidad a 3 kilómetros por minuto. ¿Están las marcas más juntaso más separadas con respecto a las de 2 kilómetros por minuto?___________ ¿Por qué? _________________________________________

Corre ahora la simulación por pasos y llena la tabla siguiente:

Tiempo: minutos 0 1 2 3 4

Posición: kilómetros 200

Calcula mentalmente en qué kilómetro estará el coche en el minuto 60 (unahora) __________. Compruébalo corriendo la simulación hasta este tiempo.¿Cuántos kilómetros recorrió en esta hora? _________. (Sí, 3 kilómetros porminuto equivale a 180 km/hr).

Así, una velocidad de 3 kilómetros por minuto significa que el coche sedesplaza 3 kilómetros en cada minuto y una velocidad de 180 kilómetros porhora significa que _________________________________________

Cambia la velocidad a 1.5 kilómetros por minuto y llena la tabla siguiente:

2



Calcula mentalmente en qué kilómetro estará el coche en el minuto 60 (unahora) __________. Compruébalo corriendo la simulación hasta este tiempo.¿Cuántos kilómetros recorrió en esta hora? _________. (1.5 kilómetros porminuto equivale a ____ km/hr).

Así, una velocidad de 1.5 kilómetros por minuto significa que el coche sedesplaza _________________km/hr y una velocidad de 180 kilómetros porhora significa que el coche se desplaza a ___________________ km/min.

Podemos concluir entonces que:

La velocidad proporciona el cambio de la posición porunidad de tiempo.

Supón ahora que la velocidad del coche es de medio kilómetro por minutoSin correr la simulación llena la tabla siguiente:



Calcula mentalmente en qué kilómetro estará el coche en el minuto 60 (unahora) __________. Compruébalo corriendo la simulación. Medio kilómetropor minuto equivale a ______ km/hr.

El que está manejando el coche quiere llegar al kilómetro 350 de la carreteraen 2 horas. ¿A qué velocidad debe de viajar? ______ kilómetros por minuto .Primero calcula el valor y después corre la simulación para comprobar turespuesta.

Llena la siguiente tabla para un coche que viaja a 100 km/hr:

Tiempo: horas 0 1 2 3 12


1



Gráficas de posición I

Un objeto que se mueve a velocidad constante recorre una distancia igual encada unidad de tiempo. Ahora estudiaremos cómo se representa este tipo demovimiento en una gráfica.

Abre el archivo “MoviUni.ip” de Interactive Physics y corre la simulación.De las gráficas, llena las tablas siguientes (si esto es difícil para ti, corre lasimulación por pasos y observa los puntos en las gráficas):

Tiempo: segundos 0 1 2 3 4

Altura globo rojo: metros 8

Tiempo: segundos 0 1 2 3 4

Altura globo azul: metros 32 24

¿En qué tiempo se encuentran los 2 globos? ______. ¿A qué altura? ______¿Cómo se aprecia esto en las gráficas de su posición? ___________________

¿Qué velocidad tiene el globo rojo? ________ ¿Qué velocidad tiene el globoazul? ________. Nota que la recta roja sube 4 metros en cada segundo.

Aumenta la velocidad del globo rojo a 8 m/s y corre de nuevo la simulación.¿Aumentó o disminuyó la inclinación de la recta roja? __________ ¿Cuántosmetros sube ahora en cada segundo? ______.

¿En qué tiempo aproximado se encuentran los globos? ______. ¿A qué altura(aproximadamente)? ___________.

Disminuye la velocidad del globo rojo a 2 m/s y corre de nuevo la simulación.¿Aumentó o disminuyó la inclinación de la recta roja? __________ ¿Cuántosmetros sube ahora en cada segundo? ______.

¿En qué tiempo aproximado se encuentran los globos? ______. ¿A qué altura(aproximadamente)? ___________.

Disminuye la velocidad del globo rojo a 0.5 m/s y corre el programa.¿Aumentó o disminuyó la inclinación de la recta roja? __________ ¿Cuántosmetros sube ahora en cada segundo? ___________.

2

¿En qué tiempo aproximado se encuentran los globos? ______. ¿A qué altura(aproximadamente)? _________.

Por último, disminuye la velocidad del globo rojo a 0 m/s y corre elprograma. ¿Que inclinación tiene la recta roja? __________ ¿Cuántos metrossube ahora en cada segundo? __________.

¿En qué tiempo se encuentran los globos? ______. ¿A qué altura? ______.

Al incremento de una recta en cada segundo se le llama su pendiente.Acabamos de descubrir que:

La pendiente (inclinación) de una recta, en la gráfica de posición contratiempo, representa la velocidad del móvil.

Encuentra la velocidad del globo rojo para que se encuentre con el azul en 3segundos: ________

Encuentra la velocidad del globo rojo para que se encuentre con el azul en 6segundos: ________

¿Qué velocidad debe tener el globo rojo para encontrarse con el azul en 1segundo? (Observa la gráfica azul en el tiempo 1 s y responde) __________

Posiblemente una de las conversiones que te serán más útiles en física es:

10 m/s equivale a 36 km/hr

Así, un corredor que hace 10 segundos en los 100 metros planos, va a unavelocidad de 10 m/s o 36 km/hr.

Si un coche se mueve a una velocidad de 30 m/s, ¿cuál es su velocidad enkm/hr? _______ (nota que 30 es el triple de 10).

Llena la tabla siguiente, usando la misma idea de proporción que en lapregunta anterior (estima la última):

Velocidad en m/s: 100 5

Velocidad en km/hr 72 90 120

Gráficas de posición IIEn la simulación “Mov. Uniforme” de Interactive Physics puedes cambiartambién la posición inicial del globo rojo. Cambia el control de su posición

3

inicial a 4 metros. También regresa el control de su velocidad a 4 m/s. Correla simulación.

¿En que punto inicia ahora la recta roja? ________. ¿Qué pendiente tiene?, esdecir, ¿en cuánto aumenta sus valores cada segundo? __________

Cambia su posición inicial a 8 metros. ¿En qué punto inicia ahora la rectaroja? ________. ¿Qué pendiente tiene? __________

Notarás que la pendiente de la recta no cambia al cambiar la posición inicial,sólo la desplaza en el plano. ¿Sigue siendo cierto que el valor de la pendienterepresenta la velocidad? __________

Dejando su altura inicial en 8 metros, ¿qué velocidad necesita el globo rojopara cruzarse con el azul en 6 segundos? ____________

Cambia la altura inicial del globo rojo a 4 metros y deja su velocidad igual acero. Corre la simulación. ¿Se mueve el globo rojo? _________. ¿Qué tipo derecta representa la velocidad cero en la gráfica de posición contra tiempo?___________

Podemos decir entonces que un objeto que no se mueve (velocidad cero)está representado por una recta horizontal en su gráfica de posición.

Tienes ahora que buscar todas las combinaciones posibles (hay 6 en total) dela posición inicial y la velocidad para que los globos se encuentrenexactamente a los 3 segundos (Sugerencia: escoge una velocidad y busca queposición inicial hará intersectar las rectas en el tiempo 3. Recuerda que alvariar la posición inicial, solo sube o baja la recta). Te proporcionamos dosvelocidades para que empieces a llenar la siguiente tabla:

Velocidad (m/s): 4 5

Posición inicial (m):

Haz la gráfica correspondiente.

¿Qué posición inicial se necesitaría para una velocidad de 2 m/s? ________

¿Qué posición inicial se necesitaría para una velocidad de 8 m/s? ________

En estos casos, ¿se está interpolando o extrapolando? __________________

Física I. 2.2 Movimiento rectilíneo Carrera de animales

© EFIT SEP-ILCE 1

Nombre: ______________________________ N.L._____ Equipo Nº_____


Guía para el estudiante

Carrera de animalesUn objeto puede moverse en línea recta de muchas maneras

distintas, unas sencillas y otras más complejas. En estaactividad se muestran algunos ejemplos de movimiento

sobre una línea recta y se estudia la manera de clasificarlos ydistinguirlos.

Objetivo

• Aprender a clasificar y distinguir los movimientos rectilíneos más sencillos que son elmovimiento uniforme rectilíneo y el movimiento uniformemente acelerado.

Para empezar

Uno de los objetivos fundamentales de la mecánica es el de describir los diferentes tipos demovimiento que encontramos en la naturaleza. Para describir un movimiento lo esencial esanalizar la manera en que el objeto va cambiando de posición al pasar el tiempo. A partir deeste análisis es posible definir conceptos típicos de la mecánica como son la velocidad y laaceleración. Los movimientos más sencillos que se analizan aquí son aquellos en los que sedetecta una uniformidad en la manera en que la posición cambia respecto al tiempo. Asítenemos el movimiento uniforme rectilíneo y el movimiento uniformemente acelerado.

Descripción dela simulación

En la simulación“Carrera de animales”aparecen cuatroanimales que se van amover simultáneamenteal correrla. Arribaaparece el tiempotranscurrido para loscuatro animales. Paracada animal aparece, enel carrilcorrespondiente, elvalor de la posición ypara los últimos tres sedan también susvelocidades.


© EFIT SEP-ILCE 2

Desarrollo de la actividad

Antes de empezar esta actividad, escribe con tus propias palabras lo que entiendes pormovimiento uniforme rectilíneo, por movimiento uniformemente acelerado y por movimientoacelerado no uniforme:

MOVIMIENTO UNIFORME RECTILÍNEO________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

MOVIMIENTO ACELERADO NO UNIFORME________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ahora corre varias veces la simulación fijándote en cada uno de los animales. Describe loque se observa en cada caso y trata de decir con qué tipo de movimiento se desplaza cadauno de ellos. (Algunas palabras clave para facilitar estas observaciones son: rápido, lento,constante, variable, uniforme, no uniforme, acelerado, no acelerado).

TORTUGA________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ELEFANTE________________________________________________________________________________________________________________________________________________

PATO________________________________________________________________________________________________________________________________________________

PANTERA________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ahora, utilizando el botón de AVANZAR PASO A PASO (que se encuentra en la parteinferior derecha). Encuentra la posición y la velocidad de los cuatro animales después de unsegundo: después de dos segundos, hasta llegar a cinco segundos. Anota tus resultados en


© EFIT SEP-ILCE 3

la siguientes tablas. (Más adelante te indicaremos que anotes los valores de la velocidad enestas mismas tablas):

TortugaTiempo (s) Posición (m) Velocidad (m/s)

12345

ElefanteTiempo (s) Posición (m) Velocidad (m/s)

12345

PatoTiempo (s) Posición (m) Velocidad (m/s)

12345

PanteraTiempo (s) Posición (m) Velocidad (m/s)

12345

A partir de los valores de estas tablas, ¿podrías decir, sin correr la simulación, para cada unode los cuatro animales cuál sería su velocidad y posición en el tiempo t = 6 y t = 7 ?¿Cuáles fueron sus posiciones y velocidades en t = 0 ?

Tortuga________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


© EFIT SEP-ILCE 4

Elefante________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Pato_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Pantera________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

En las cuatro tablas observa cómo cambia la posición al cambiar el tiempo segundo asegundo.¿Para cuál o cuáles de los cuatro animales este cambio de posición fue siempre el mismo,es decir el cambio en la posición fue uniforme?________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Para los animales de tu respuesta anterior escribe cuánto cambio la posición cadasegundo_________________________________________________________________

En la simulación no se calcula la velocidad para la tortuga. ¿Podrías decir cuánto vale estavelocidad en cada uno de los cinco tiempos ? Anota estos valores en la tablacorrespondiente.

Al igual que hiciste con la posición, ahora observa en cada una de las tablas anteriores cómocambia la velocidad de cada animal segundo a segundo.

¿En algún caso el cambio de la velocidad fue el mismo, es decir el cambio fue uniforme?Especifica en qué casos ocurrió esto y escribe cuál fue este cambio en cada caso,especificando si la velocidad aumentaba o disminuía, ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿En alguno de los cuatro casos no se observó cambio uniforme ni en la posición ni en lavelocidad? Menciona cuál fue, si es que hubo alguno______________________________________________________________________________________________________

Conclusiones

¿Podrías decir ahora qué animales se desplazan con movimiento uniforme rectilíneo, cuálescon movimiento uniformemente acelerado y cuáles con un movimiento distinto?

Tortuga: _______________________________________________________________

Elefante: _______________________________________________________________

Pato: __________________________________________________________________

Pantera: _______________________________________________________________


© EFIT SEP-ILCE 5

Define nuevamente con tus palabras lo que entiendes por movimiento uniforme rectilíneo ymovimiento uniformemente acelerado.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Física I. 2.2 Movimiento rectilíneo ¡Jugando con velocidades!

______________________________________________________________________© E F I T S E P - I L C E , 2 0 0 0 1

Nombre______________________________ N.L. ___ Equipo Nº______


Guía del Estudiante

¡Jugando convelocidades!

Solución de problemas de velocidad en el MovimientoRectilíneo Uniforme

Objetivo

Determinar la relación que existe entre la posición de un cuerpo en movimiento con eltiempo, a partir de un movimiento rectilíneouniforme.

DescripciónConsideremos dos objetos (ciclistas, porejemplo), que se mueven siguiendo la mismatrayectoria pero en sentidos diferentes, debemosdeterminar con ayuda de la simulación, elmomento en que chocan entre sí y la distanciaque han recorrido hasta ese momento.

Por medio de los deslizadores podrás modificar elvalor de la velocidad horizontal de los objetos y determinar los datos, usando el control de avance de

cuadro por cuadro, que aparece en la parte inferior derecha.

Exploración

Abre el archivo Velocidades. Como podrás observar la velocidad con que mueves los objetosA y B se puede modificar con los controles deslizables.

1. Ejecuta la simulación haciendo click en , observa cómo avanzan losobjetos hasta que chocan, fíjate en los cuadros que nos muestran las posiciones delos objetos y del tiempo transcurrido.

Haz click en . Observa que los cuadros de posición y de tiempo que hanvuelto a tener un valor de 0.

2. Con el control de cuadro por cuadro haz avanzar la simulación

hasta que se termine, y pulsa el botón para volver a iniciar.

3. ¿Cuál objeto recorre mayor distancia? ____________ ¿Por qué? ____________


______________________________________________________________________© E F I T S E P - I L C E , 2 0 0 0 2

______________________________________________________________

______________________________________________________________

4. Establece los valores de 6 m/s para A y de 2 m/s para B y registra los datos de lasposiciones obtenidas en la siguiente tabla:

Tiempo (s) Posición de A Posición de B

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

5. ¿Ahora podrás decir en qué momento chocaron los objetos? Anótalo:

_______________________________________________________________

6. ¿Qué distancia recorrió A y qué distancia recorrió B, hasta el momento delchoque?, regístralas abajo:

A: _____________________ B: ____________________

7. Elabora la gráfica de posición contra tiempo de ambos objetos. Con base a losdatos de la tabla. Usa una línea contínua ________ para el objeto A y una líneapunteada - - - - - para el objeto B.


______________________________________________________________________© E F I T S E P - I L C E , 2 0 0 0 3

8. Realiza los cálculos necesarios para encontrar la distancia recorrida por A y por B,para el tiempo 0.7 y las velocidades respectivas, usa la fórmula: d=v x t.

Objeto A Objeto B

dA=________ tA=_______ vA=____ dB=_________ tB=______

vB=_____

dA=vAxtA dB=vBxtB

Desplazamiento de A:___________________ Desplazamiento de B:________________

9. ¿Podrías decir cuál es la distancia que separaba inicialmente a los dos objetos? Anótala._______________ m

10. Con ayuda de la simulación, resuelve con los datos siguientes (observa que son dos casosdiferentes):

Objeto Velocidad(m/s)

Desplazamiento hasta el choque(m)

Distancia de separación inicial(m)

A 5

B 4

Objeto Velocidad(m/s)

Desplazamiento hasta el choque(m)

Distancia de separación inicial(m)

A 6

B 3

.10 .20 .30 .40 .50 .60 .70 .80 .90


______________________________________________________________________© E F I T S E P - I L C E , 2 0 0 0 4

Anota tus conclusiones

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Física I . 2 .2 Movimiento rect i l íneo uniforme ¿Qué es una velocidad negativa?


Nombre:______________________________N.L._____ Equipo Nº______


¿Qué es una velocidadnegativa?

¿Recuerdas el coche rojo que iba de noche por la carretera? Pues ya llegó alkilómetro 800 y ya se hizo de día. Para verlo, abre el archivo “Velocidad3.ip”de IP y corre la simulación. Como verás, viene también un coche azul del ladoopuesto que en el tiempo cero se encuentra en el kilómetro ___________.

Observa las gráficas que aparecen en la pantalla y anota las posiciones de loscoches cada 4 minutos:


Posición (rojo): kilómetros 800 832


Posición (azul):kilómetros

840 824

La posición del coche rojo aumenta en _____ kilómetros cada 4 minutos, esdecir, tiene una velocidad de 2 kilómetros por minuto. La posición del cocheazul disminuye en _____ kilómetros cada 4 minutos, es decir, lleva unavelocidad de –2 (–8/4) kilómetros por minuto. El signo menos (–) se usaentonces para distinguir las dos posibles direcciones del movimiento (ida yvuelta).

Supón ahora que la velocidad del coche azul es de -3 kilómetros por minuto.Llena la siguiente tabla con la guía que se te da:


Posición (azul):kilómetros

840 837

Continua la tabla para saber cuál debe ser su posición al minuto 8: ________.Cambia en el programa el valor de la velocidad del coche azul a -3 y córrelopara verificar tu resultado.



Explica por qué la recta roja “va para arriba” y la azul “paraabajo”:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Proporciona al coche rojo una velocidad de 1 km/min y al azul una velocidadde -1 km/min. ¿Cuánto tiempo tardaron en encontrarse? ________ ¿En quékilómetro? ________ ¿Cuántos kilómetros recorrió cada uno? _________

Te vamos a plantear varios problemas para que los resuelvas usando esteprograma.

Nota: El profesor debe modificar la escala de tiempo de las gráficas para quellegue hasta 50 min.

1. Regresa a la situación original en la que el coche rojo se mueve con unavelocidad de 2 km/min y el coche azul a -2 km/min. ¿A qué distancia estánal inicio? _________ ¿A qué distancia están en el minuto 10? _________¿A qué distancia están al minuto 8? _________ ¿A qué distancia están alminuto 12? _________ ¿A qué distancia están al minuto 4? ________.

2. Supón que ambos coches avanzan medio kilómetro por minuto. ¿En quépunto de la carretera se encontrarán? ________ ¿En qué tiempo?________.

3. Supón ahora que el coche azul está descompuesto en el kilómetro 840, esdecir, su velocidad debe ser de _______. ¿Qué velocidad debe llevar elcoche rojo para que lo pase en el minuto 20? ________.

4. Haz que en el tiempo 1.0 min, el coche rojo se encuentre en el kilómetro802.5 y que el azul esté en el kilómetro 838.5. (Sugerencia: piensa quévelocidad deben de tener). Velocidad del coche rojo: ________ Velocidadazul: ________. Corre la simulación para comprobar que en estascircunstancias se encontrarán en el minuto 8.

5. Piensa ahora que el coche rojo se descompone en el kilómetro 800. ¿Quévelocidad debe llevar el coche azul para encontrarlo en el minuto 40,estando a 40 km del rojo? ________.

6. Encuentra las velocidades de ambos coches para que se encuentrenexactamente en el kilómetro 808. Velocidad del coche rojo: ________Velocidad del coche azul: ________.

Nota: Hay varias respuestas.



7. Inventa un problema que tú puedas resolver y dáselo a otro equipo paraque lo resuelva:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Física I . 2 .2 Movimiento rect i l íneo uniforme La velocidad es un vector


Nombre:______________________________N.L._____ Equipo Nº______


La velocidad es un vector

Le tenemos que asignar un signo negativo a la velocidad para indicar “ladirección contraria”. Esto se hace para movimientos en una dimensión, peroen dos dimensiones necesitamos de algo diferente para representar a lavelocidad. En esta lección descubriremos qué es.

Abre el archivo “Billar.ip” de IP y corre la simulación. Observarás una flechaazul, un vector, en la dirección del movimiento de la bola blanca. El largo de laflecha es la magnitud del vector; es decir, su tamaño es lo que mide, y la puntadel vector representa su dirección. Como el movimiento es horizontal (en ladirección X), la velocidad en la dirección Y es cero.

Observa también que tienes dos controles: la “Velocidad inicial X” y la“Velocidad inicial Y”. Cambia estas velocidades de acuerdo con los valoresdados en la tabla siguiente y completa las últimas columnas, observando elmovimiento de la bola blanca:

Vel. inicial X: Vel. inicial Y: Se empieza a mover hacia: Vector velocidad:

3 0 la derecha →-3 0

0 3

0 -3

Cambia otra vez los controles de acuerdo a la tabla siguiente y llénala:

Vel. inicial X: Vel. inicial Y: Se empieza a mover hacia: Vector velocidad:

3 3

3 -3

-3 3

-3 -3

Como posiblemente ya lo notaste, la velocidad tiene dos componentes, lahorizontal (X) y la vertical (Y). Así, la velocidad se puede representar por una



pareja de números: (3,3) representa la primera situación de la tabla anterior,(3,-3) representa la segunda, etcétera.

Usando los controles, compara las dos velocidades siguientes: (1,1) y (5,5):________________________________________________________________________________________________________________________

¿Cuál le proporciona mayor rapidez a la bola? __________. La magnitud delvector es la rapidez y está dada por el tercer valor del medidor: v.

Cambiando en la simulación las componentes iniciales de la velocidad, trata deque la bola blanca salga por la apertura central superior. Anota tus resultados:

Vel. inicial X: Vel. inicial Y:

Trata de que la bola blanca salga por la apertura central inferior. Anota tusresultados:


Trata de que la bola blanca salga por la esquina superior izquierda. Anota tusresultados:


Trata de que la bola blanca salga por la esquina inferior izquierda. Anota tusresultados:


Trata ahora que la bola blanca pegue en la banda inferior, luego en la bandaderecha y después que golpee a la bola negra. Anota tus resultados:


Trata por último de que la bola blanca salga por la esquina superior derecha.Anota tus resultados:




Magnitud de un vectorLas dos coordenadas de un vector se combinan de cierta manera para darlesu magnitud total.

Abre otra vez el archivo “Billar.ip” de IP. Da a la “Velocidad inicial X” elvalor de 1 y a la “Velocidad inicial Y” el valor de 0. El vector azul que tienesen pantalla es de magnitud 1. En el borde de una hoja, marca esta longitud.Esta magnitud está dada por el tercer valor del medidor: v.

Corre la simulación y observa como la magnitud del vector va decreciendo.¿Por qué crees que esto pasa? ____________________________________

La magnitud de este vector velocidad nos da la rapidezcon la que se mueve la bola de billar.

Da a la “Velocidad inicial X” el valor de 3 y a la “Velocidad inicial Y” elvalor de 4. ¿Qué magnitud tiene este vector? ______ Mídelo con la marcaque hiciste en la hoja para comprobar esto.

Encuentra otro vector diferente de magnitud 5 y da sus coordenadas: X_____ Y _____ Encuentra otro vector de magnitud 5: X _____ Y _____Encuentra otro vector de magnitud 5: X _____ Y _____

Encuentra un vector de magnitud 2.5 y da sus coordenadas: X _____ Y _____

¿Cuáles son las coordenadas del vector más grande que puedes encontrar? X _____ Y _____

Cambia los controles de acuerdo a la tabla siguiente y copia la magnitudinicial del vector velocidad (corre en cada caso la simulación y observa encada caso como la magnitud del vector va cambiando):

Caso Vel. inicial X: Vel. inicial Y: Magnitud v:

1 5 5

2 5 -5

3 -5 5

4 -5 -5

Compara los casos 1 y 4 y 2 y 3. ¿Qué puedes concluir?



____________________________________________________________

¿Por qué las magnitudes en los cuatro casos son iguales?

___________________________________________________________

¿Qué es lo que cambia en cada caso?

___________________________________________________________

Física I , 2.3, Otros movimientos Resbaladilla


Nombre:____________________________________N.L._____Equipo Nº______


ResbaladillaTe has percatado que si viajas en bicicleta, al bajar por una pendiente, turapidez aumenta, y si la pendiente es empinada, la rapidez con la quebajas es mayor. Al concluir esta actividad sabrás explicar por qué, albajar por una pendiente aumenta la rapidez.

Objetivo• Analizar el movimiento de un bloque que se desliza por un plano inclinado.• Determinar la aceleración de la gravedad, a partir de la variación de la pendiente de la rampa.

Descripción• La simulación consiste en un bloque que resbala

sobre una rampa a diferentes ángulos deinclinación.

• Por medio de controles se puede cambiar la

masa del bloque y el ángulo del plano inclinado. • La simulación muestra la aceleración del bloque

durante su recorrido por la rampa y el tiempo.

Colección y análisis de Datos

Abre la simulación ‘Rampa’, y oprime el botón que ejecuta la simulación. Al cambiar con

los controles, la pendiente y la masa del bloque,observa cómo es el movimiento para cada caso, y contesta las siguientes preguntas.

Describe los cambios del movimiento del bloque, cuando aumentas la pendiente del plano.

______________________________________________________________________________________________________

¿Para qué ángulo el tiempo de caída del bloque en menor? _________, y, ¿para cuál ángulo es

mayor? ________.

Para un mismo ángulo, sí t = ________ , es el tiempo de recorrido de un bloque de 1 kg, ¿cómo esel tiempo de recorrido si la masa del bloque es de 2 kg?

( ) igual ( ) menor ( ) mayor ( ) el doble

Explica las ideas que justifiquen tu elección.

______________________________________________________________________________________________________

Para comprobar tu suposición, fija la posición de tu rampa, cambia el valor de la masa del bloque a 1

kg y ejecuta la simulación; toma nota del tiempo que le toma al bloque recorrer toda la barra. Por

medio del control dale a la masa el valor de 2 kg y ejecuta la simulación: toma nota del tiempo de

recorrido.

Física I , 2.3, Otros movimientos Resbaladilla


Tiempo del bloque de 1 kg = ___________ Tiempo del bloque de 2 kg = ___________

¿Lo que obtuviste es lo que esperabas? ________________Si es sí, explica lo que pasó _______________________________________________________

___________________________________________________Si no sucedió lo que esperabas, ¿qué crees que está pasando. _____________________________

___________________________________________________Toma de datos

Cambia la pendiente del plano de diez en diez grados. Toma nota de la aceleración para cadapendiente.

φ Sen(φ) Aceleración (m/s2) φ Sen(φ) Aceleración (m/s2)10° 0.17 50° 0.7720° 0.34 60° 0.8730° 0.50 70° 0.9440° 0.64 80° 0.98

Grafíca en el eje vertical la “Aceleración (m/s2 )” y en el eje horizontal “sin ø”.Traza una línea recta entre los puntos graficados.

0 0.25 o.5 1Sen (φ)

0

5

10

0.75

Aceleración

10

5

7.5

2.5

4. Corre la simulación ¨Rampa¨, y con base en tu observación:

Describe cómo es la gráfica: _____________________________________________________

___________________________________________________¿Cómo es la aceleración de los cuerpos en caída libre?

______________________________________________________________________________________________________

Actividades adicionales Investiga las condiciones que se requieren para que un movimiento sea uniformente acelerado. Describe tres ejemplos de objetos que se muevan en forma uniformente acelerada. Anota la discusión con tus compañeros del efecto de la pendiente en la aceleración de los objetos que resbalan por ella.

Física I. Otros movimientos Diferentes movimientos


Nombre: _____________________________ N.L. ____ Equipo Nº ______



Diferentes movimientos

En esta actividad pondrás a prueba tus conocimientos sobre cinemática, laparte de la mecánica que estudia el movimiento.

Abre el archivo “Difmovs.ip” de IP y corre la simulación. Llena los espacios:

Velocidad inicial (m/s) ________ Aceleración (m/s2) ________

Describe el movimiento de la partícula en la parte inferior:__________________________________________________________________________________________________________________________

Describe la gráfica de posición en relación a este movimiento:__________________________________________________________________________________________________________________________

Describe la gráfica de velocidad en relación a este movimiento:__________________________________________________________________________________________________________________________

Usa los controles de aceleración y velocidad inicial, ambas negativas ypositivas, y velocidad inicial de la pantalla para obtener el tipo de gráficasque se te van a describir a continuación. Cuando lo hayas logrado, da lainformación que se te pide en cada caso:

1. Haz que la gráfica de posición sea una recta que crezca con mayorinclinación a la anterior.


Describe el movimiento de la partícula:____________________________________________________________________________________________________________________

Describe la gráfica de velocidad en relación a este movimiento:____________________________________________________________________________________________________________________



2. Haz que la gráfica de posición sea una recta que crezca con pocainclinación.


Describe el movimiento de la partícula:______________________________________________________________________________________________________________________

Describe la gráfica de velocidad en relación a este movimiento:______________________________________________________________________________________________________________________

3. Haz que la gráfica de posición sea una recta horizontal.




4. Haz que la gráfica de posición sea una recta que decrece hasta llega a cero.




¿En qué tiempo llega a la posición cero? __________.

5. Haz que la gráfica de posición sea una curva parabólica que crece.






6. Haz que la gráfica de posición sea una curva parabólica que decrezca hastallegar a cero.




¿En qué tiempo llega a la posición cero? __________

7. Haz que la gráfica de posición sea una curva parabólica que crece primeroy luego decrece, con su máximo a los tres segundos.




8. Haz que la gráfica de velocidad sea una recta que crece.



Describe la gráfica de posición en relación a este movimiento:______________________________________________________________________________________________________________________

9. Haz que la gráfica de velocidad sea una recta que decrece.






10. Haz que la gráfica de velocidad sea una recta horizontal.




Juego: Sin que vea tu compañero, escoge los valores de los controles que tuquieras y corre la simulación. Copia en el cuadro de abajo la gráfica deposición o la de velocidad y muéstrasela a tu compañero (antes de esto,cambia los valores de los controles para que no vea los que tú escogiste).

La tarea de tu compañero es encontrar los valores de los controles que tútenías, viendo la gráfica de arriba.


Cuando termine, inviertan los papeles.




Actividad sin la computadora: Conviene que al terminar esta actividad,cada estudiante pase al frente de la clase a mostrar su gráfica y explique porqué con esa velocidad inicial y esa aceleración se obtiene esa gráfica,describiendo también el movimiento que le corresponde a la partícula.

Física I. Otros movimientos Aceleración ¿negativa?





Aceleración ¿negativa?

¿Existen aceleraciones negativas? Explica: __________________________

_____________________________________________________________

Abre el archivo “Frenado.ip” de Interactive Physics. Corre la simulación ycontesta: ¿Qué velocidad inicial tenía el camión? ________ ¿Qué aceleraciónse le aplicó durante su recorrido? ________ ¿Qué le pasó al camión?___________________________________________________

De la gráfica de velocidad obtén los datos siguientes (si no puedes, corre lasimulación por pasos y lee los datos del medidor de velocidad):

Tiempo: 0 1 2 3 4 5

Velocidad:

En los primeros 3 segundos, la velocidad ¿aumenta o disminuye? ________Su cambio es de ______ m/s en cada segundo. Este valor debe coincidir conel de la aceleración marcada en el control de la pantalla.

¿Cómo es la gráfica de velocidad contra tiempo en los primeros 3 segundos?¿Recta o no lo es? _________ ¿Crece o decrece? ____________.

Ahora, de la gráfica de posición contra tiempo obtén los datos siguientes (sino puedes, corre la simulación por pasos y lee los datos del medidor deposición, observando el punto correspondiente en la gráfica):

Tiempo: 0 1 2 3 4 5

Posición:

¿Qué distancia recorre el camión en el primer segundo? ________ ¿Quédistancia recorre el camión en el segundo segundo? ________ ¿Qué distanciarecorre el camión en el tercer segundo? ________

En los primeros 3 segundos, la posición ¿aumenta o disminuye? ________.Sus cambios (distancias recorridas), ¿aumentan o disminuyen? ________.



¿Es la gráfica de posición en los primeros 3 segundos, recta o no lo es?________ ¿Crece o decrece? __________ ¿Qué tipo de curva crees que sea?__________.

¿Qué representa la parte horizontal de la gráfica de velocidad después de los 3segundos?_________________________________________________

_____________________________________________________________

¿Qué representa la parte horizontal de la gráfica de posición después de los 3segundos? ___________________________________________________

_____________________________________________________________

Cambia la aceleración a -24 m/s2 y observa lo que pasa. ¿Cuánto tiempo tardael camión en detenerse? ________. ¿Cómo se observa esto en las gráficas develocidad y de posición? _______________________________

_____________________________________________________________

¿Qué distancia recorrió el camión en el primer medio segundo (de t = 0 a t =0.5)? ________ ¿Qué distancia recorrió el camión en el segundo mediosegundo (de t = 0.5 a t = 1)? ________ ¿Por qué esta distancia se redujo?____________________________________________________________

En la parte de atrás, describe las diferencias que veas entre este caso con unaaceleración de -24 m/s2 y el caso anterior y explica el por qué.

Ahora investigarás la relación que existe entre la velocidad inicial y ladistancia de frenado para una aceleración fija. Si un coche se mueve a mayorvelocidad, ¿necesita una mayor o menor distancia de frenado? ________

Dale a la aceleración un valor de -10 m/s2. Variando la velocidad inicial comote lo indica la tabla siguiente, obtén las distancias de frenado correspondientes:

Velocidad inicial (m/s): 10 20 30 40

Distancia de frenado (m):

Grafica estos datos poniendo los valores de la velocidad en el eje X.

Queremos descubrir ahora la relación matemática que existe entre estas doscantidades. Para esto, observa lo siguiente. Si la velocidad inicial se duplica ose cuadruplica (por ejemplo, de 10 a 20 m/s o de 20 a 40 m/s), ¿qué le pasa ala distancia de frenado? ___________________ De acuerdo con esto, ¿cuálsería la distancia de frenado correspondiente a una velocidad de 60 m/s? ____

Lo anterior quiere decir que, si un coche que va a 60 km/hr necesita 25metros para frenar, un coche que vaya a 120 km/hr necesitará de ___ metros.

Discute con tus compañeros y tu profesor lo que significa esto cuando se viajaa alta velocidad y quiere uno frenar.



Las relaciones matemáticas del tipo: y = x2 tienen la propiedad de que si“x” se duplica, la “y” se cuadruplica (haz una tabla de valores de estafunción para comprobar esto). Así, podemos inferir que:

(distancia de frenado) es proporcional a (velocidad inicial)2

Aceleraciones de frenado y choqueEn esta actividad podrás deducir las aceleraciones que sufre una personacuando está dentro de un vehículo que frena o que choca.

Abre el archivo “Frenado.ip” de Interactive Physics. Empecemos suponiendoque el vehículo viene a una velocidad de 20 m/s que equivale a 72 km/hr (nirápido ni despacio). Cambia la velocidad inicial a este valor. Cambia tambiénel valor del control “Distancia a parar” a 40 metros. Tu tarea es encontrar laaceleración apropiada para que el camión se detenga exactamente en estadistancia (notarás que si el camión se pasa del límite, las gráficas “pierden



contacto” con el camión y su trazo desaparece). ¿Cuál es esta aceleración?________ ¿Cuánto tiempo le llevó en pararse? ________.

Ahora tienes que ir variando el valor del control “Distancia a parar” como loindica la tabla siguiente y encontrar la aceleración apropiada y el tiempocorrespondiente para que el camión se pare exactamente en esta distancia:

Distancia a detener (m): 40 20 10 5

Aceleración (m/s2): -5

Tiempo de frenado (s): 4

Haz tres gráficas: una de distancia contra tiempo, otra de aceleración contratiempo, en la misma hoja, y en hoja aparte, de distancia contra aceleración.

Al reducir la distancia de frenado a la mitad, ¿en qué proporción seincrementa la aceleración? ____________ Al reducir la distancia de frenado ala mitad, ¿en qué proporción se reduce el tiempo de frenado? ____________.

Supón ahora que el camión choca y frena en solo un metro. De acuerdo a tusdatos de arriba, extrapola en tus gráficas y contesta: ¿cuál sería ladesaceleración aplicada? ________ Y ¿el tiempo de frenado? ________.

Como referencia, la aceleración de la gravedad “g” es de aproximadamente10 m/s2. Así que una aceleración de -200 m/s2 como la anterior, representa“20 g”. Esta es una aceleración bastante grande que el cuerpo difícilmentepuede soportar.

Supón ahora que el camión choca en un poste y frena en sólo 20 centímetros(una quinta parte de un metro). De acuerdo a tus datos de arriba, ¿cuál seríala aceleración aplicada? ________ Y ¿el tiempo de impacto? ________ ¿Cuales el equivalente aproximado de la aceleración en “g’s”? __________.

Repite en esta página el análisis que hiciste en la página anterior, pero ahorasuponiendo que el vehículo viene a una velocidad de 40 m/s, que equivale a____ km/hr (bastante rápido). Con tus resultados, llena la tabla siguiente (losprimeros datos van a salir de la simulación correspondiente y los siguientestendrás que deducirlos tú):

Distancia a parar (m): 40 20 10 1 0.2

Aceleración (m/s2):

Aceleración (“g’s”):

Tiempo de frenado (s):



Grafica distancia y aceleración como lo hiciste anteriormente; son tresgráficas.

Escribe tus conclusiones:

Física I. Otros movimientos Caída libre





Caída libre

Se entiende por “caída libre”, la caída de los cuerpos en el vacío, es decir, laúnica fuerza que actúa es la atracción gravitatoria de la Tierra. ¿Para quécrees que queremos estudiar esta situación, si sabemos que en la Tierra hayaire que se opone al movimiento de los cuerpos?

________________________________________________________________________________________________________________________

Abre el archivo “Caída1.ip” de IP. Al correr el programa “cortas” los cablesdel andamio y lo dejas caer junto con la pila de ladrillos y el bote de pinturaque tiene sobre él. Observa el movimiento y contesta: ¿Caen todos estosobjetos con la misma aceleración? _____

Un hecho muy importante que demostró Galileo es que (si la resistencia delaire es pequeña): todos los cuerpos caen con la misma aceleración, sinimportar la masa que tengan.

Cambia la altura inicial del andamio a 10 metros. ¿Cuánto tiempo tarda enllegar al suelo? ________. De acuerdo con esta medición, ¿Cuánto crees queserá el tiempo de caída del andamio para una altura inicial de 30 metros?________ Corre la simulación correspondiente (cambia antes el “Campovisual” a 50 metros para que observes bien la caída). Registra el tiempo decaída: ________.

Compáralo con tu predicción y explica la diferencia: ________________________________________________________________________

Corre varias veces la simulación y contesta: ¿Cuál es la velocidad inicial delandamio? ________ ¿Cómo es su velocidad en la segunda parte de la caída(del piso 5 al 1), comparada con a su velocidad en la primera parte (del piso10 al 6)? _________________________________ ¿Cómo crees que es suaceleración en la segunda parte de la caída (del piso 5 al 1), relativa a suaceleración en la primera parte (del piso 10 al 6)?___________________________________.

Toma los datos de la velocidad del andamio cada medio segundo y llena latabla siguiente:



Tiempo (s): 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Velocidad (m/s):

¿Cuánto cambia la velocidad del andamio en el primer segundo (de t=0 a t=1s)? ________ De acuerdo con esto, ¿cuál es su aceleración en el primersegundo? ___________.

¿Cuánto cambia la velocidad del andamio en el segundo segundo (de t=1 a t= 2 s)? ________ De acuerdo con esto, ¿cuál es su aceleración en el segundosegundo? ___________.

¿Cuánto cambia la velocidad del andamio en el tercer segundo (de t=2 a t=3s)? ________ De acuerdo con esto, ¿cuál es la aceleración en el tercersegundo? ___________.

¿A qué conclusión puedes llegar?__________________________________________________________________________________________________________________________

Toma ahora los datos de la altura del andamio cada medio segundo y llena latabla siguiente (por ejemplo, en un segundo el andamio está a una altura de25.1 metros y su distancia recorrida es de 30 - 25.1 = 4.9 metros):

Tiempo (s): 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Altura (m): 30 25.1

Distancia recorrida (m) 0 4.9

Observa las distancias totales recorridas para t=1, t=2 y t=3 s. Para esteincremento del doble del tiempo, ¿en cuántas veces se incrementó la distanciarecorrida? ____________ Esto nos indica que la distancia crece con elcuadrado del tiempo.

De acuerdo con lo anterior, ¿a qué distancia total caerá el andamio en 4segundos? __________. (Sugerencia: de t=2 a t=4 s el tiempo seincrementa al doble, así que la distancia total para 4 s debe ser cuatro veces lade t = 2 s).

Los cálculos al inicio de esta hoja muestran que la aceleración de la gravedadg es de 9.8 m/s2. Recordarás que en una lección anterior encontramos que lafórmula de distancia recorrida para un movimiento con aceleración constantees:

d = 1/2 a t2

la cual, para caída libre se transforma en:



d = 4.9 t2

Calcula d con esta fórmula para los siguientes tres tiempos:

Para t = 1 s, d = __________

Para t = 2 s, d = __________

Para t = 4 s, d = __________

Compara los valores para t = 1 y t = 2 con los obtenidos de la simulacióny compara el valor de t = 4 con tu predicción de la hoja anterior.

____________________________________________________________

____________________________________________________________

Tarea para la casa: En un papel cuadriculado o milimétrico, traza las gráficasde la “Altura” y la “Distancia recorrida” contra el “Tiempo”, utilizando losdatos obtenidos en la página anterior. Obtén algunas conclusiones y discútelascon tus compañeros de clase.

Escribe a continuación todas las similitudes y diferencias que veas entre lacaída libre de un cuerpo y el movimiento de un coche que se mueve con unaaceleración constante (piensa por ejemplo en lo siguiente: ¿puede el cochecambiar su aceleración?, ¿puede un cuerpo que cae cambiar su aceleración?)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

¿Hacia dónde se dirige un cuerpo que cae? Si haces un túnel profundo en elsuelo, ¿qué esperarías que pasara y por qué?_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Física I. 2.4, Fricción y explicación de sus consecuencias. ¿Qué causa el movimiento?


Nombre:__________________________________N.L._____Equipo Nº________


¿Qué causa el movimiento?¿Has observado que todo a tu alrededor se mueve? Y que paramover un balón debes de lanzarlo o patearlo. ¿Sabes qué es lo quehace que muevan o detengan los objetos? En esta actividadtrataremos de identificaras qué hace que los objetos se muevan.

Objetivo• Queremos encontrar qué es lo que se debe

hacer para que un carrito se mueva. • También queremos detectar cuáles son los

factores que intervienen en el movimientodel carrito y cómo intervienen.

Experimento

Observa la figura. En ella se muestra uncarrito. Para poder moverlo, se le ha atado unhilo con una pesa que cuelga hacia abajo.

¿Crees que con eso podamos lograr que semueva el carro?

___________________________________________________

¿Qué esperarías que sucediera si la masa de la pesa es muy pequeña?

___________________________________________________

¿Por qué?

______________________________________________________________________________________________________

¿Qué crees que ocurriría si la masa de la pesa se cambia por una más grande?

______________________________________________________________________________________________________

¿Por qué?

______________________________________________________________________________________________________

Ahora habré el archivo ¨Carro_01¨



Por medio del control podrás experimentar con distintas masas de la pesa, es decir,puedes cambiar la masa de la pesa, y con el botón puedes ejecutar la simulación y ver quepasa con el carrito. Además, con el botón puedes reiniciar la simulación tantas veces comocreas necesario.Ahora fíjate en la figura nuevamente; ahí puedes ver que la masa del carrito es de 2 kg.

Pregunta 1Si la pesa que jala al carro, es más chica que la del carro (por ejemplo si le pones a la masa un valorde 0.10 kg en la simulación), ¿qué esperas que ocurra?

Con una X marca tu predicción

A( ) Se mueve a la derecha B( ) Se queda parado

C( ) Se mueve un poco y luego se detiene D( ) ¿O crees que ocurra otra cosa?Explica las ideas que justifican tu elección.

______________________________________________________________________________________________________

Para comprobar tu suposición, ejecuta la simulación ¨Carro_01¨ que se encuentra en tu folder. Pormedio del control dale a la masa de la pesa el valor de 0.10 kg, y con el botón

ejecuta la simulación.

¿Es lo que esperabas?Si es sí, explica lo que pasó.

______________________________________________________________________________________________________

Si no sucedió lo que esperabas ¿qué crees que esta pasando?

______________________________________________________________________________________________________

Pregunta 2Si duplicas la masa de la pesa, ¿qué esperas que ocurra?Con una X marca tu predicción

Ahora el carro:

A ( ) Se mueve a la derecha B ( ) Se queda parado,

C ( ) Se mueve un poco y luego se detiene D ( ) Sucede otra cosa

Escribe tu predicción, y las ideas que la apoyan.

______________________________________________________________________________________________________



Vamos a ver si ocurrió lo que esperabas.Por medio del control dale a la pesa el valor de 0.20 kg, y ejecuta la simulación.¿Ahora si le atinaste?

______________________________________________________________________________________________________

Comenta tu predicción contrastándola con lo que ocurrió.

______________________________________________________________________________________________________

Repite ahora tu predicción para diferentes valores de la masa de la pesa (cada vez mayores),digamos hasta 3 kg.

Anota en la tabla el valor de la masa en la primera columna y lo que esperas que pase en la otra.Masa (kg) Lo que espero que pase

Intentemos verificar qué pasa si corremos la simulación para los valores de la masa de la pesa queelegiste.

En la tabla anota cada valor y lo que observaste en cada caso. Recuerda reiniciar la simulación cadavez que aumentes la masa de la pesa.

Masa (kg) Observación0.10

0.20

¿Lo que observaste es lo que esperabas? Anota los casos en los que acertaste y en los que no.

Explica por qué para las pesas de masas de __________ kg, el carrito no se movió y paraqué valor se empezó a mover.



_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Qué es lo que hace que el carrito se mueva?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Podrías explicar de qué depende que el carro se mueva o se quede parado?

______________________________________________________________________________________________________

¿Cuál es la relación entre la masa del carrito y la masa de la pesa para la cuál se empieza a mover elcarro?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Otro experimento

Hagamos ahora otro experimentos para entender mejor las causas del movimiento de los cuerpos.

Simulación IP

Sobre ruedas¿Sabes por qué es difícil mantener agarrado un jabón mojado?¿Sabes para qué se ponen balines en el eje de tu bicicleta?En esta parte de la actividad, analizaremos el efecto de la fuerza defricción cuando tratamos de mover o de detener objetos paraposteriormente relacionarlo con las preguntas anteriores.

Pregunta 3

Volvamos a considerar la misma situación con la que estabamos trabajando anteriormente: elcarrito sobre la mesa. Imagina que la mesa sobre la que se encuentra el carrito es de hielo o muylisa, es decir, que no hay fuerza de fricción entre ella y el carrito, ¿Cómo esperas que se comporte elmismo carrito de 2 kg de masa, cuando se le coloque una pesa de 0.10 kg de masa?

En este caso, dado que no hay fricción, el carrito

A ( ) Se moverá y luego se detendrá B ( ) Se mantendrá estacionado

C ( ) Se moverá D ( ) Otra situación



Explica tu propuesta.

______________________________________________________________________________________________________Para comprobar tu suposición, abre la simulación¨Carro_02¨ que se encuentra en tu folder.

Por medio del control dale a lapesa el valor de 0.10 kg, y con el control

dale a la fricción el valor 0.000.El cero significa que no hay fricción entre lamesa y el carrito.

Ejecuta la simulación y, observa qué pasa con elcarrito.

¿Observaste lo que esperabas?

____________________________________________________Explica lo que pasó.

________________________________________________________________________________________________________

Recomendación:Para lograr una mejor comprensión, es conveniente explorar otras situaciones,cambiando la masa de la pesa y el coeficiente de fricción.

En la tabla siguiente, escribe los valores de la masa y los de la fricción que vas a utilizar y quéesperarías respecto al comportamiento del carrito.

Masa (kg) Fricción Lo que espero que ocurra

En la siguiente tabla anota diferentes valores para la masa de la pesa, cada vez más grandes y unmismo valor para la fricción. Anota en otra columna lo que observaste al correr la simulación encada caso.

Para una fricción de: _______________________



Masa (kg) Observación

¿Se parece esta simulación a la que habías hecho antes?

______________________________________________________________________________________________________

¿Qué cambia?

______________________________________________________________________________________________________

¿Qué no cambia?

______________________________________________________________________________________________________

¿Podrías explicar qué es lo que sucede?

______________________________________________________________________________________________________

Ahora en la tabla siguiente anota diferentes valores para la fricción, cada vez más grandes y unmismo valor para masa del carro. Anota en otra columna lo que observaste al correr la simulaciónen cada caso.Para una masa de: _____________________

Fricción Observación

¿Se parece esta simulación a la que habías hecho antes?

______________________________________________________________________________________________________



¿Qué cambia?

______________________________________________________________________________________________________

¿Qué no cambia?

______________________________________________________________________________________________________

¿Podrías explicar qué es lo que sucede?

______________________________________________________________________________________________________¿Qué puedes concluir sobre el efecto de la fricción sobre el movimiento del carro?

______________________________________________________________________________________________________Reflexiona

¿A qué se debe que el carro se mantenga parado?

______________________________________________________________________________________________________

¿Qué hace que el carro se mueva?

______________________________________________________________________________________________________

¿Qué pasa cuando aumentas la masa de la pesa?

______________________________________________________________________________________________________

¿Hay alguna relación entre la masa de la pesa y el movimiento del carro?

______________________________________________________________________________________________________

¿Podrías expresar esa relación con tus palabras?

______________________________________________________________________________________________________¿Qué esperarías que sucediera si la masa del carro fuera mayor?

______________________________________________________________________________________________________



¿Por qué?

______________________________________________________________________________________________________

Actividades adicionales

Investiga el efecto que tiene la fricción en el movimiento de los objetos y escribe un resumen de loque encontraste.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Investiga cuál es la función de los lubricantes. Explícala brevemente y usa tu explicación pararesponder por qué es difícil agarrar un jabón mojado y por qué tienen balines las ruedas de lasbicicletas.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Cómo puedes relacionar lo que encontraste en estas investigaciones con las actividades que hicisteusando la simulación del carrito?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Física II. 4.2 Movimiento ondulatorio ¡Qué onda!


Nombre: _______________________________________ N.L. ____ Equipo Nº ___



¡Qué onda!¿Tienen algo en común fenómenos

tan diferentes como la luz, el sonido y los sismos?

Mediante la simulación del programa Interactive Physics, llamada “ ONDAS”, podrás descubriralgunas de las propiedades generales de los fenómenos ondulatorios.

Objetivo

• Estudiar y analizar las principales características de una onda.

Introducción

¡Estamos rodeados de ondas por todos lados! No nos referimos exclusivamente a las buenas y malasondas con las que nos topamos todos los días, sino también a las ondas de sonido, a las ondas de luz, alas ondas que se forman en el agua, a las ondas sísmicas, a las ondas que permiten que tu televisión otu radio reciban la información de las centrales emisoras y la transformen en imágenes y sonidos, y alas ondas que te permiten cambiar de canal mediante el control remoto cuando ves la televisión.

Como puedes ver hay muchos tipos de ondas, cada una con sus características específicas. Sinembargo, todas ellas tienen algunas características en común, que son las que vamos a estudiar en estaactividad.

Descripción de la simulación

En la imagen de la derecha puedes ver unaimagen de la simulación que vas a utilizar enesta actividad.• La secuencia de bolitas que forman la

viborita, representan una onda.• En la parte superior aparecen tres

deslizadores sin nombre que controlandiferentes características de la onda (muypronto descubrirás qué hace cada uno deellos).

• Arriba a la derecha hay una ventana en laque se lee el tiempo transcurrido desdeque se inicia la simulación.

• En la parte inferior hay tres botones, con los que puedes iniciar la simulación, regresarla a laposición inicial o avanzarla paso a paso, respectivamente.

Desarrollo de la actividad



1. Abre el archivo “ONDAS” del programa Interactive Physics y corre la simulación sin cambiar losvalores de los deslizadores. ¿Qué observas?

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

2. Reinicia la simulación, y córrela otra vez, pero ahora observa el movimiento de cada una de lasbolitas que forman la onda. ¿Cómo se mueve cada una de estas bolitas?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Podemos concluir de lo anterior, que mientras que la onda se mueve hacia _____________________cada una de las bolitas se mueve______________________________________________________

Cuando con una cuerda haces viboritas, ocurre algo parecido a lo anterior: la viborita avanza de unextremo al otro de la cuerda, pero cada parte de la cuerda se mueve de un lado al otro transversalmente.

Piensa ahora en las ondas que se forman en la superficie del agua cuando dejas caer una piedra:¿Ocurre algo similar a lo anterior? ¿Cómo se mueven las partículas del agua? ¿Cómo avanza la onda?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

3. Reinicia la simulación, y sin correrla cambia varias veces la posición del deslizador de la izquierda,¿Qué es lo que controla este deslizador?

________________________________________________________________________________

4. Ahora, también sin correr la simulación, cambia los valores del deslizador central. ¿Qué es lo quecontrola este deslizador?

________________________________________________________________________________

5. Ahora coloca los primeros dos deslizadores en alguna posición intermedia, y corre varias veces lasimulación, variando ahora el tercer deslizador. Repite esto mismo con otras posiciones de losprimeros dos deslizadores. ¿Qué controla el tercer deslizador?

________________________________________________________________________________



6. Para constatar las funciones de cada deslizador, juega a tu gusto con la simulación, variando comose te antoje los valores de cada uno de ellos y sus posibles combinaciones. Si observas algo raro odigno de comentarse, anótalo a continuación:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Antes de continuar vamos a darle nombre a ciertas partes y características de una onda cualquiera:

• A los puntos superiores de la onda se les llama crestas.• A los puntos inferiores de la onda se les llama valles.• A los puntos de la onda que se cruzan con la línea media horizontal se les llama nodos .

Otras características de las ondas, un poco menos evidentes, son las siguientes:

• La distancia vertical que hay entre cualquier cresta o cualquier valle, a la línea media horizontal, sellama amplitud de onda.

• La distancia horizontal que hay entre cualquier par de crestas consecutivas, se llama longitud deonda. Esta longitud de onda es también la distancia entre cualquier par de valles consecutivos ¿no?¿Se puede decir lo mismo de dos nodos consecutivos? ¿por qué? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• La velocidad de la onda, es la velocidad o rapidez con la que se deplaza la onda, y puedemedirse mediante la velocidad con la que se desplaza por ejemplo, cualquiera de sus crestas.

Con base en estas definiciones, ya le puedes dar nombre a lo que determina cada uno de losdeslizadores en la simulación:

El deslizador del centro determina_____________________________________________________

El deslizador de la derecha determina___________________________________________________

El deslizador de la izquierda determina__________________________________________________

Nota importante: Para efectuar los siguientes pasos de esta actividad es necesario dar una escala a lasimulación. Para esto considera que cada cuadradito de la cuadrícula del fondo en la simulación mide 1cm por lado.

7. Midiendo aproximadamente con la cuadrícula de fondo de la simulación, determina cuáles sontodas las amplitudes de onda que proporciona el deslizador correspondiente (son 7 amplitudesdistintas):

AMPLITUDES DE ONDA

______cm, ______cm, ______cm, ______cm, ______cm, _______cm y ______cm



8. De la misma forma, utilizando la cuadrícula del fondo, determina los 10 valores de la longitud deonda que proporciona el deslizador correspondiente. En este caso es un poco más difícil apreciar lafracción de cuadradito. Se trata de obtener valores aproximados, estimando a ojo las décimas decuadradito.

LONGITUDES DE ONDA

_______cm, _______cm, _______cm, _______cm, _______cm, _______cm, _______cm,

_______cm, _______cm y _______cm

9. Ahora vas a determinar la velocidad de algunas ondas. Para hacerlo, es necesario determinar ladistancia que recorre algún punto de la onda (por ejemplo una cresta), y el tiempo que tarda enrecorrerla. Al dividir esta distancia entre este tiempo se obtiene la velocidad. Para esta parte esrecomendable, una vez elegido el punto de la onda en que nos vamos a fijar, avanzar la simulación pasoa paso hasta que el punto elegido quede en alguna posición deseada. La distancia podemos medirlaaproximadamente mediante los cuadritos de fondo, y el tiempo aparecerá en la ventana superiorderecha de la simulación.

Para empezar, fija el la amplitud de onda en 1 cm, y la longitud de onda en su valor mínimo.Con estos valores fijos, determina la velocidad de la onda en cada una de las 7 posiciones posibles deldeslizador que determina la velocidad:

Amplitud(cm)

Longitud deonda (cm)

Distancia(cm)

Tiempo(s)

Velocidad(cm/s)

1111111

10. Repite el paso 9, pero ahora con otros valores de amplitud y longitud de onda:

Amplitud(cm)


Distancia(cm)

Tiempo(s)

Velocidad(cm/s)

11. Por último, vamos a introducir una nueva característica de las ondas. Tiene que ver con cuántasondas pasan por un cierto punto cada segundo, es decir cuántas crestas pasan por cierto punto cadasegundo.

A esta característica se le llama la frecuencia de la onda, y puedes determinarlaaproximadamente, en el caso de la simulación, simplemente contando cuantas crestas pasan pordeterminado punto fijo cada segundo, o bien contando cuantas crestas pasan por ese punto en untiempo cualquiera, y después dividiendo el número de crestas entre ese tiempo.



La frecuencia se mide en número de ondas por segundo, pero como el número de ondas notiene unidades, la unidad de frecuencia es simplemente 1/s. A esta unidad se le conoce como hertz y seabrevia Hz:

1 Hz = 1/s

¿Con cuáles de las características de las ondas estudiadas hasta ahora crees que esté relacionada lafrecuencia de una onda? ¿Por qué?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Es lógico pensar, que la frecuencia de una onda, es decir el número de crestas que pasan por un lugaren un segundo, dependa de qué tan rápido se mueve la onda y de qué tan larga es la onda.

Si tuvieras dos ondas, de igual longitud de onda, pero una de ellas con mayor velocidad que laotra, ¿cuál de ellas tendría mayor frecuencia? ¿Por qué?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Si tuvieras dos ondas que viajan con la misma velocidad, pero una de ellas con mayor longitudde onda que la otra, ¿cuál de ellas tendría mayor frecuencia? ¿Por qué?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Con base en lo anterior, podríamos concluir que en las ondas:

A mayor velocidad, __________________frecuencia

y

A mayor longitud de onda, __________________ frecuencia.

De hecho, la fórmula que relaciona a la frecuencia con la velocidad y la longitud de onda es:

frecuencia = ______velocidad_______ longitud de onda



12. Elige a tu gusto 5 longitudes de onda y calcula con la simulación el valor aproximado de lavelocidad como hiciste antes. Mediante esta última fórmula encuentra la frecuencia en los 5 casos:


Distancia(cm)

Tiempo(s)

Velocidad(cm/s)

Frecuencia(Hz)

En cada uno de estos cinco casos, comprueba tu resultado, contando en la simulación, cuántas crestaspasan por segundo por determinado punto.

Conclusiones

Sintetiza en este espacio las principales características de las ondas con las que trabajaste en estaactividad y describe las relaciones entre ellas:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Investiga la relación que tienen la frecuencia y la longitud de onda, con los diferentes tipos de sonido ycon los diferentes colores. Anota a continuación una síntesis de lo que encontraste:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Practicas ip bloque 1

Documents

Transcript of Practicas ip bloque 1