Presentacion 1.pptx

117
EL MOVIMIENTO La descripción de los cambios en la naturaleza

Transcript of Presentacion 1.pptx

Diapositiva 1

El movimiento

La descripcin de los cambios en la naturalezaPropsitos del bloque.1. Lean los propsitos de este bloque.Se pretende que ustedes, los estudiantes:Analicen y comprendan los conceptos bsicos del movimiento y sus relaciones, lo describan e interpreten mediante algunas formas de representacin simblica y grfica.

Valoren las repercusiones de los trabajos de Galileo acerca de la cada libre en el desarrollo de la fsica, en especial en lo que respecta a la forma de analizar los fenmenos fsicos.

Apliquen e integren habilidades, actitudes y valores durante el desarrollo de proyectos enfatizando el diseo y la realizacin de experimentos que les permitan relacionar los conceptos estudiados con fenmenos del entorno, as como elaborar explicaciones y predicciones.

Reflexionen acerca de las implicaciones sociales de algunos desarrollos tecnolgicos relacionados con la medicin de velocidad con que ocurren algunos fenmenos.

2. Comenten en el grupo:Cmo se relaciona el movimiento con tu vida cotidiana? Cules son los movimientos que conoces?

INTRODUCCION En este bloque entenders qu es la fsica y para qu sirve. Vamos a estudiar la percepcin del movimiento por medio de nuestros sentidos, as como las limitaciones de stos, y analizaremos cmo se encarga la fsica de estudiar y describir el movimiento. Tambin aprenders que existen conceptos bsicos en fsica que se usan con significados diferentes en la vida cotidiana, y al final del bloque podrs distinguir la diferencia.Adems, vas a ser capaz de diferenciar y describir matemticamente diferentes tipos de movimiento.Por otra parte, en este bloque continuars con el desarrollo de proyectos que comenzaste en tu curso de Ciencias I con nfasis en Biologa.Proyectos propuestos para este bloque.Medidas de prevencin ante un sismoMedidas de longitud y tiempoAnalizar el movimiento con velocidad constanteComenten con el grupo:Cmo afectan los terremotos a nuestra comunidad?Cul es la utilidad de medir el tiempo y la longitud?Tema 1. la percepcin del movimientoCmo sabemos que algo se mueve?Reconocers y comparars distintos tipos de movimiento en el entorno en trminos de sus caractersticas perceptibles.

Aprendizajes esperadosRelacionars el sonido con una fuente vibratoria y la luz con una fuente luminosa.

Aprendizajes esperadosDescribirs movimientos rpidos y lentos a partir de la informacin que percibes con los sentidos y valorars sus limitaciones.

Aprendizajes esperadosPropondrs formas de descripcin de movimientos rpidos o lentos a partir de lo que percibes.

Aprendizajes esperadosPropsito El objetivo de esta actividad es que recuerdes lo que ya sabes o piensas acerca del tema que vas a estudiar. Al concluirlo encontrars una seccin llamada "Reconoce lo que ahora sabes", en la que te proponemos regresar a esta pgina y contestarla de nuevo. As identificars lo que has aprendido y podrs repasar los aspectos que an no comprendas.

InstruccionesEscribe en tu cuaderno la respuesta a las siguientes preguntas. Al terminar, comntalas con tu grupo y el profesor.Cmo percibes el movimiento?Cmo describes el movimiento de un objeto?Cmo sabras que algo se mueve si no pudieras ver?Se pueden describir los movimientos que no vemos?Conoces algn instrumento que se utilice para detectar movimientos que no son perceptibles para nuestros ojos?

El movimiento est en todas partes y es fcil reconocerlo figura 1.1.

Figura 1.1 El movimiento puede verse en todas partes.El movimiento puede verse en las personas que caminan por una calle, en los automviles que transitan en una carretera, o en el chorro de agua que sale de una manguera. Sin embargo, hay otros movimientos que no percibimos directamente, como el de las partculas que forman una gota de agua, y para hacerlo necesitamos instrumentos que aumenten la capacidad de percepcin de nuestros sentidos.

El movimiento y los sentidosLos seres humanos contamos con cinco sentidos: la vista, el tacto, el olfato, el gusto y el odo, y con ellos somos capaces de describir el mundo que nos rodea. Nuestros ojos nos permiten ver caractersticas de los objetos como forma, color y tamao, pero tambin los empleamos para observar cmo se mueven. Para mirar todo lo que nos rodea necesitamos que la luz interaccione con los objetos de modo que nuestros ojos puedan detectarlos figura 1.3.

Figura 1.3 Nuestros ojos estn diseados para detectar la luz que reflejan los objetos.Por medio del tacto podemos conocer la forma, el tamao y la textura de un objeto, e incluso es posible detectar si se est moviendo figura 1.4.

Figura 1.4 Cuando un objeto vibra podemos detectar el. movimiento por medio del tacto.Nuestros odos sirven para percibir el movimiento de los objetos; por ejemplo, aun sin verlo, podemos deducir que el agua de un ro que pasa por una caada se est moviendo por el ruido que produce el agua al chocar con obstculos 1.5.

Figura 1.5 Cuando escuchamos objetos que chocan podemos deducir que se estn moviendo.Asimismo, el ruido que genera el motor de un automvil nos indica que se est moviendo. Cualquier sonido tiene como fuente un objeto cuyas vibraciones cuentan con un medio para propagarse. En el caso de la voz, el objeto que vibra son las cuerdas vocales y el medio es el aire.

Los sonidos que nuestros odos son capaces de escuchar se originan en fuentes u objetos que vibran, como cuando el aire vibra al tocar el rgano y el clarinete figura1.6.

Figura 1.6 Cuando se toca el tambor, la piel vibra Al tocar el clarinete, el aire vibra yy se produce sonido. Movimientos rpidos y lentos

Para decir si un objeto est en movimiento se requiere establecer un punto que se considera fijo; este punto ser nuestra referencia para saber si el objeto cambia de posicin. Podemos escoger cualquier objeto en reposo con respecto a nosotros como nuestra referencia; por ejemplo, si analizamos el movimiento de una bicicleta, nuestro punto de referencia puede ser cualquier rbol, lo que nos permite decir si la bicicleta se est moviendo.

As, el movimiento puede percibirse por el cambio de posicin que experimenta un cuerpo en relacin con un punto de referencia.

Pero cmo distinguimos los movimientos lentos de los rpidos? El mtodo ms sencillo con el que contamos es la comparacin entre ellos; por ejemplo, un automvil puede moverse ms rpido que una persona y un avin es ms rpido que un automvil.Cmo describimos el movimiento de los objetos?PropsitoEl objetivo de esta actividad es que recuerdes lo que ya sabes o piensas acerca del tema que vas a estudiar. Al concluirlo encontrars una seccin llamada "Reconoce lo que ahora sabes" en la que te proponemos regresar a esta pgina y contestarla de nuevo. As identificars lo que has aprendido y podrs repasar los aspectos que an no comprendas.

Instrucciones Escribe en tu cuaderno la respuesta a las siguientes preguntas. Al terminar, comntalas con tu grupo y el profesor.Cules son los elementos necesarios para describir el movimiento?El movimiento depende del marco de referencia del observador o es independiente de l?Qu entiendes por razn de cambio en la descripcin de un movimiento?Es lo mismo distancia que desplazamiento?Cmo se mide el tiempo?Podramos describir un movimiento sin usar el concepto de tiempo?

Aprendizajes esperados

Describirs y comparars movimientos de personas u objetos utilizando diversos puntos de referencia y la representacin de sus trayectorias.

Interpretars el concepto de velocidad como la relacin entre desplazamiento, direccin y tiempo, apoyado en informacin proveniente de experimentos sencillos.

Aprendizajes esperadosIdentificars las diferencias entre los conceptos de velocidad y rapidez. Aprendizajes esperados

Construirs e interpretars tablas de datos y grficas de posicin-tiempo, generadas a partir de datos experimentales o del uso de programas informticos.

Aprendizajes esperadosPredecirs caractersticas de diferentes movimientos a partir de grficas de posicin-tiempo.

Aprendizajes esperadosEn el tema anterior dijimos que describir el movimiento es ms complicado de que pensamos, y que es necesario usar los conceptos de posicin, espacio y tiempo. para hacerlo. Pero primero debemos entender el concepto de razn de cambio, decir, qu tan rpido ocurre algo.Cuando se hace referencia a razones de cambio siempre est presente el tiempo. Existen distintos tipos de movimiento y es indispensable saber reconocerlos y describirlos porque cada uno de ellos tiene distintas caractersticas, y por lo tanto su descripcin es diferente.

Distancia y desplazamientoEn el lenguaje cotidiano los trminos distancia y desplazamiento se utilizan como sinnimos, pero en realidad tienen un significado diferente. La distancia que recorre un objeto es la longitud de su trayectoria y es una cantidad escalar, la cual se representa por un nmero y sus unidades; en el caso de la distancia podemos hablar de diez metros, y para entender lo que significa no necesitamos ms detalles. Lo mismo ocurre con el tiempo y la masa: son cantidades escalares; cuando alguien nos pregunta qu hora es, basta con que le digamos el nmero de horas y minutos para que nos entienda. As, existen muchas cantidades o magnitudes escalares que utilizamos todo el tiempo en nuestra vida cotidiana. Pero tambin existen otras cantidades llamadas vectoriales; el desplazamiento es una cantidad vectorial.

Las magnitudes vectoriales, o vectores, se representan con flechas. El desplazamiento es un vector, el cuerpo de la flecha indica la direccin; el tamao, la magnitud; y la punta, el sentido figura (1.17).

a) MagnitudEs la longitud de la flecha y representa su tamao.

b) Posicin espacial del vector, que coincide con la recta sobre la que se apoya.

c)La punta de la flecha indicael sentido del vector.Toda direccin tiene dos sentidos.

Figura 1.17 a) Magnitud, b) direccin y c) sentido de un vector.Todas las cantidades vectoriales tienen direccin, magnitud y sentido.La distancia es la magnitud o tamao del desplazamiento figura 1.18.

Figura 1.18 Distancia, trayectoria y desplazamiento.Es importante destacar que el desplazamiento es el cambio de posicin de un objeto, mientras que la distancia es una longitud.

Si marcas en un mapa el desplazamiento de tu casa a la escuela, ser una lnea recta; mientras que la trayectoria puede ser curva o una combinacin de rectas y curvas.

En el segundo bloque aprenders a sumar vectores y a trazarlos en el plano cartesiano porque existen muchas cantidades fsicas importantes que son cantidades vectoriales. En este bloque estudiaremos dos de ellas: la velocidad y la aceleracin.

Rapidez y velocidad

La rapidez instantnea se lee en el velocmetro.Despus de leer el texto anterior, te diste cuenta de que el pez arquero necesita varios datos para llegar a su presa. Necesita estimar qu tan rpido debe moverse para llegar justo cuando el insecto toque la superficie del agua, es decir, necesita saber la rapidez con que tiene que moverse para atrapar a su presa antes de que se la gane otro pez.La rapidez se mide en trminos de distancia y tiempo, as que puede definirse como la distancia recorrida por unidad de tiempo. Cualquier combinacin de unidades de longitud y tiempo adecuadas pueden emplearse para medir la rapidez. Pero para hablar de sta, debemos considerar varios casos, y para ello analizaremos el siguiente ejemplo: En un viaje entre la Ciudad de Mxico y Quertaro un automvil puede ir con una rapidez de 120 km/h, o bien disminuirla a 100 km/h o detenerse completamente. Para saber con qu rapidez se desplaza el automvil tiene que verse el velocmetro (figura 1.20). La cantidad que mide el velocmetro de un automvil es la rapidez instantnea, es decir, la rapidez en un instante de tiempo dado.En ocasiones slo se quiere saber cunto tiempo lleva ir de un lugar a otro, por ejemplo, ir de la Ciudad de Mxico a Quertaro, pero no interesan los detalles. Para conocer este dato tiene que dividirse la distancia total entre el tiempo empleado en recorrerla, esto es, la rapidez promedio.

distancia total recorrida intervalo de tiemporapidez promedio=Si se conoce la rapidez, direccin y sentido del movimiento, entonces se conoce la velocidad. Esta cantidad es vectorial mientras que la rapidez es escalar, as que ahora sabes cul es la diferencia entre rapidez y velocidad. Sin embargo, es muy comn que en nuestra vida cotidiana hablemos indistintamente de estos trminos, es por eso que en realidad los velocmetros deberan llamarse rapidmetros, porque estn midiendo la rapidez y no la velocidad.

El uso de conversin de unidades en rapidez y velocidadConversin de unidadesEn 1999, la nave Mars Climate Orbiter, que cost 125 millones de dlares, iba rumbo a Marte para investigar su atmsfera. La nave se acerc al planeta en septiembre, pero de repente se perdi el contacto entre ella y el personal en la Tierra, y nunca se volvi a saber del Orbiter.

Las investigaciones revelaron que el Orbiter se haba acercado a Marte a una altura mucho menor que la planeada. Lugar de pasar a 147 km (87 millas) de la superficie marciana, los datos de rastreo mostraron que la trayectoria de la nave la habra llevado quiz a 57 km (35 millas) de la superficie: unos 80 km (50 millas) ms cerca del planeta que lo planeado. El resultado fue que la nave se quem en la atmsfera marciana o bien se estrell contra la superficie.

Para que no te pase lo que a los cientficos de la NASA es importante que aprendas a hacer conversiones de unidades; por ejemplo, para convertir 300 000 000 m/s a km/h se hace como sigue.Un movimiento con velocidad constante es aquel en el que la rapidez, la direccin y el sentido se mantienen constantes, es decir, la trayectoria que describe el mvil es una lnea recta. Entonces un automvil que se mueve en una trayectoria curva puede tener una rapidez constante pero su velocidad no lo es porque la direccin y el sentido del movimiento cambian figura 1.21.

Figura 1.21 Automviles llovindose en una trayectoria curva.Existe otro medio, aparte de tablas y ecuaciones, para describir la relacin entre las variables que intervienen en el movimiento. Se trata de las grficas, que son herramientas matemticas que has usado en tu curso de Matemticas I. Existen muchos tipos de grficas, pero las que ms se utilizan en fsica son aquellas que se dibujan en un plano cartesiano, y las variables se definen a partir del fenmeno que se quiere analizar. En este caso, la variable independiente es el tiempo y la dependiente puede ser la distancia o la rapidez. Recuerda que la variable independiente siempre se grfica en el eje horizontal y la dependiente en el vertical.Para mostrarte cmo se utilizan las grficas en la descripcin y anlisis de los movimientos, estudia el siguiente ejemplo figura 1.22.

Figura 1.22 Dispositivo armado con la burbuja de aire dentro del tubo.El material que se emple para desarrollar el experimento fue un tubo de vidrio de 170 cm de longitud y 2.1 cm de dimetro, pintura vegetal, dos tapones de plstico, cinta adhesiva y un cronmetro.Primero se pusieron marcas en el tubo de vidrio cada 20 cm, usando cinta adhesiva. Despus se llen con agua coloreada con pintura vegetal y se sellaron los extremos colocando tapones de plstico que ajustaran perfectamente para evitar fugas de agua. Dentro del tubo debe quedar un poco de aire para que cuando se invierta se mueva una burbuja de aire 1.22.

Figura 1.22 Dispositivo armado con la burbuja de aire dentro del tubo.Para medir la posicin que ocupaba la burbuja se inclin el tubo aproximadamente cinco grados, y despus se midi el tiempo que tarda la burbuja en recorrer cada una de las distancias marcadas con la cinta adhesiva. El tiempo se midi cinco veces (en segundos) para cada distancia, y para obtener el tiempo en cada caso, se calcul el promedio de todos los datos. Para analizar visualmente el comportamiento de la burbuja se traza una grfica con los datos de la tabla 1.3.

Tabla 1.3 Datos tomados durante el experimento. El tiempo se grfica en el eje horizontal y la posicin en el eje vertical, como se aprecia en lafigura 1.24..

Figura 1.24 Grfica de la distancia en funcin del tiempo.Ahora observemos qu informacin puede obtenerse de esta grfica. Nos dice que al empezar a medir el tiempo la burbuja estaba en la posicin cero, ya que la grfica pasa por el origen cuyas coordenadas son (0,0). Tambin podemos calcular la inclinacin de la recta (m), para lo cual hay que considerar dos puntos que se encuentren sobre la recta y dividir la diferencia de las ordenadas (graneadas sobre el eje vertical)Entre la diferencia de las abscisas (graneadas en el eje horizontal); esto es, si se consideran el primer punto con coordenadas (0,0), que corresponde al primer rengln de la tabla, y el ltimo, con coordenadas (8.5, 120), que corresponde al ltimo rengln de la tabla 1.4:

Tabla 1.4 Posiciones en funcin del tiempo.

Por lo que la inclinacin de esta recta es m = 14.1. A este valor se le llama pendiente, y representa la rapidez de la burbuja, que en este caso es constante.Siempre que se analiza un movimiento con rapidez constante la grfica es una recta, y la pendiente es la rapidez, la cual nos dice cmo cambia la posicin del objeto en estudio en funcin del tiempo.Actividades:Rapidez constantePropsitosEn esta actividad aprenders a granear el comportamiento de un objeto que se mueve con rapidez constante.InstruccionesGrfica en un plano cartesiano los puntos (1.5, 20), (8.5, 120), (2.9, 40), (7.1, 100; (4.3, 60), (5.7, 80).Haz una tabla con los valores de estos puntos, la primera coordenada corresponde al tiempo y la segunda a la distancia.Un tipo particular de movimiento: el movimiento ondulatorioAplicars formas de descripcin y representacin del movimiento analizadas anteriormente, para describir el movimiento ondulatorio.Diferenciars las caractersticas de algunos movimientos ondulatorios.Utilizars el modelo de ondas para explicar algunas caractersticas del sonido.

Aprendizajes esperadosPropsito

El objetivo de esta actividad es que recuerdes lo que ya sabes o piensa tema que vas a estudiar. Al concluirlo encontrars una seccin llamada lo que ahora sabes", en la que te proponemos regresar a esta pgina y de nuevo. As identificars lo que has aprendido y podrs repasar los a an no comprendas.Instrucciones

Contesta en tu cuaderno las siguientes preguntas. Al terminar, comntalas contu grupo y el profesor.Qu es un movimiento vibratorio?Cmo es posible que un temblor que se origina en las costas d pueda afectar a la Ciudad de Mxico?Qu es una perturbacin?Qu es una onda?Cmo se propaga una onda?

Al tensar una liga y jalarla de en medio o al tocar la cuerda de una guitarra stas vibran figura 1.28a.

1.28a Cuando tocamos; guitarra las cuerdas producen sonidos.Algo similar sucede en el agua al lanzar una piedra a un charco. El movimiento que se genera se llama ondulatorio y se relaciona con las vibraciones; dicho movimiento en la transmisin de ondas como las que produce el sonido o los terremotos.El movimiento ondulatorio se vincula con fenmenos importantes de la vida cotidiana: por ejemplo, las seales de radio y la televisin son ondas. Los grandes edificios y construcciones, en apariencia rgidos, tambin vibran, as que los arquitectos e ingenieros deben tomar en cuenta esta situacin.Un ejemplo sencillo de movimiento vibratorio es el de un pndulo. Para construir uno necesitas atar una pelota o algn otro objeto con un cordel (figura 1.28b).Figura 1.28b Elmovimiento de un pndulosimple.^Tiempo en completarAB + BA es el periodo.

Para hacer oscilar el pndulo slo hace falta moverlo de su posicin de equilibrio y soltarlo. La posicin de equilibrio de un pndulo es el punto ms bajo en su trayectoria en el que se encuentra esttico. Cuando el pndulo se coloca a una cierta altura y se suelta, comienza a oscilar. En este movimiento de vaivn, se denomina ciclo cuando el pndulo va de un punto C a un punto D y regresa al punto A (figura 1.28b).Se le llama periodo al tiempo que tarda en completar un ciclo.Galileo Galilei descubri que el periodo del pndulo no depende del tamao de la masa ni de la distancia recorrida, slo de su longitud. Es posible representar esta relacin con la siguiente expresin matemtica:

Donde (T) es el periodo del pndulo, (L), la longitud y (g), la aceleracin gravitacional terrestre. Para que puedas reconocer el movimiento de un pndulo simple te proponemos llevar a cabo la siguiente actividad; pide a tu profesor que asesore a tu equipo.Las ondasEl movimiento ondulatorio nos es familiar; basta recordar las ondas que se forman en el agua (figura 1.33).

Figura 1.33 Movimiento de la

perturbacin en ondas transversales.

Hay ondas de sonido, de luz y de radio, entre otras, y stas se distinguen por sus propiedades fsicas.Las ondas se originan en objetos que vibran y se desplazan de un punto a otro. Cuando lanzamos un cuerpo al agua se genera una onda que se desplaza en forma circular y en todas direcciones (figura 1.34)

Figura 1.34 Las ondas que se producen en la superficie del agua al lanzar un objeto son circulares y concntricas.

Desde el lugar donde el objeto toc la superficie del lquido. Al fenmeno que produce el movimiento del agua se le llama perturbacin.Las ondas no transfieren materia de un punto a otro, y para que lo compruebes te proponemos llevar a cabo una actividad.Ondas transversales y longitudinales

En las ondas transversales, la perturba: plaza en direccin perpendicular a la da la onda, como en el caso del resorte.Para observar la diferencia con las ondas longitudinales se utiliza un resorte con el que se pueden producir ambos tipos de ondas (figura 1.36).

figura 1.36 Ondas longitudinales.Por otro lado, en las ondas longitudinales se producen compresiones, es decir, regiones donde las espiras del resorte estn ms juntas (figura 1.37).

Figura 1.37 Ondaslongitudinalesdesplazndose enel resorte.Tanto las ondas como la perturbacin se desplazan en la misma direccin.El sonido se propaga mediante ondas longitudinales, en tanto que la luz lo hace por medie de ondas transversales.Caractersticas de las ondas

Todas las ondas, longitudinales y transversales, poseen caractersticas que sirven para distinguirlas y permiten su aplicacin en la tecnologa. Tienen crestas, que son los puntos ms altos, y valles, que son los ms bajos. Se llama amplitud a la distancia entre la lnea que representa la posicin de equilibrio y una cresta (o valle).La longitud de onda es la distancia entre dos crestas consecutivas, o entre valles consecutivos, y se abrevia con la letra griega lambda (). La longitud de onda de las ondas en la cuerda es del orden de algunos centmetros; la de las olas es de metros.La frecuencia se refiere al nmero de ondas o ciclos completos (figura 1.38).

Figura 1.38 Caractersticas de las ondasQue se generan en una unidad. La unidad para medir la frecuencia en el SI es el ciclo por segundo (1/s), llamada Hertz (Hz).El periodo (T) de una onda es el tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la onda; por ejemplo, entre dos valles consecutivos o dos crestas consecutivas.Se define as a un periodo, pues si una onda se describe utilizando dos ejes (como se ve en la figura 1.38b)

En la figura 1.38a, puedes ver correspondencia de las ondas longitudinales con las crestas y valles de las transversales, representacin de un ciclo.

La frecuencia se abrevia con la letra griega nu (v) y el periodo con la letra T, y estn relacionadas de la siguiente manera:

Las ondas requieren un intervalo de tiempo para llegar desde la fuente (objeto que las produce) hasta otro punto.La rapidez de las ondas al desplazarse depende del medio en el que se propagan. Por ejemplo, la rapidez de las ondas sonoras en el aire vara entre 330 y 350 m/s, dependiendo de la temperatura, y en los slidos, como el hierro, se desplazan aproximadamente 15 veces ms rpido!La expresin que permite calcular la velocidad de desplazamiento de una onda relaciona la frecuencia y la longitud de onda. De este modo, si v representa la velocidad con la que se propaga la onda, entonces v = v.Con esta relacin es posible calcular la rapidez con la que se propaga una onda, si se conoce su longitud y su periodo o frecuencia; veamos cmo hacerlo. Sabemos que la rapidez es distancia entre tiempo.

Pero la longitud de onda se mide en unidades de longitud, porque tambin es una distancia, entonces:

Y como la frecuencia es:

Entonces la velocidad de propagacin de la onda se puede escribir como: