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Aprendizajes Esperados
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Caída Libre
Caída Libre
La aceleración de gravedad no es constante, pues depende de los siguientes factores:
Altura: A medida que los cuerpos están más próximos a la tierra, más intensa es la aceleración de gravedad.
Localización: Debido al achatamiento de la tierra (el radio polar es ligeramente menor que el radio ecuatorial, la aceleración no es la misma en todos los puntos de la superficie terrestre, siendo mayor en los polos y menor en el Ecuador.Naturaleza de la corteza terrestre, cuya densidad no es homogénea, debido a la existencia de rocas, minerales, etc.
Fuerza de roce: A medida que el cuerpo cae, la atmósfera se va haciendo más densa, por lo que aumenta la fuerza de roce. La creciente velocidad que el cuerpo adquiere en su caída contribuye también a aumentar esta fuerza.La aceleración de gravedad en la zona ecuatorial es de 9,78 m/s2 y en la zona polar de 9,83 m/s 2.
Para alturas relativamente pequeñas, la caída de los cuerpos puede considerarse como un movimiento rectilíneo con aceración constante de 9,8 m/s2.
Velocidad límite
A medida que un cuerpo cae, aumenta la fuerza de roce, de tal forma que transcurrido un cierto tiempo, esta logra igualar el peso del cuerpo, por lo que la aceleración se hace cero.
En este caso, se dice que el cuerpo alcanzó su velocidad límite; a partir de ese momento, cae con velocidad constante.• Leyes de Galileo
1º ley: “Todos los cuerpos caen en el vacío con igual aceleración desde alturas iguales.
2º Ley: “Los caminos recorridos en caída libre, son directamente proporcionales a los cuadrados de los tiempos recorridos”.• Lanzamiento vertical hacia arriba
Si lanzamos un cuerpo verticalmente hacia arriba, la fuerza de gravedad ejercida sobre él, produce un movimiento uniformemente retardado, cumpliéndose las siguientes expresiones:
Ver enlaces:
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Fuerza
Fuerza
La Dinámica es una rama de la física que estudia a las fuerzas como causa de las variaciones de los movimientos.
Fuerza: Causa de las variaciones de los movimientos (aceleraciones, retardaciones o cambios de dirección), de las deformaciones y ruptura que experimentan los cuerpos.
• Clasificación de las fuerzas
Las fuerzas se clasifican de acuerdo a diversos criterios:
Desde el punto de vista de la interacción, se clasifican en fuerzas por contacto y fuerzas a distanciaCuando empujamos un mueble, el efecto se genera por un contacto entre el cuerpo que ejerce la fuerza y el que la recibe.
En cambio, las fuerzas magnéticas, eléctricas y gravitacionales actúan a distancia, dando origen a un campo de fuerza.Desde el punto de vista del tiempo de interacción se clasifican en:
Fuerzas instantáneas: Estas actúan por un tiempo breve, dando origen a un movimiento uniforme y rectilíneo.
Cuando damos un puntapié a una pelota estamos aplicando una fuerza instantánea; sin embargo, en este caso, la trayectoria no es rectilínea ni uniforme, sino parabólica, lo que se debe a que sobre el balón están actuando otras fuerzas, que determinan su comportamiento.
Fuerzas constantes: Estas fuerzas actúan durante un tiempo considerable, dando origen a movimientos acelerados o retardados, como por ejemplo, la fuerza gravitatoria que actúa sobre un cuerpo en caída libre.
• Elementos de una fuerza
La fuerza es una magnitud vectorial, en consecuencia podemos identificar en ella un punto de aplicación, un módulo o intensidad , una dirección y un sentido.
El punto de aplicación es el punto donde actúa o se ejerce la fuerza.
La dirección es la recta que tiende a seguir el punto de aplicación al trasladarse la fuerza.
El sentido nos indica hacia dónde va dirigida la fuerza, lo que queda determinado por la punta de flecha del vector.
El módulo de la fuerza es el tamaño de la misma, que se indica por el segmento del vector.
Situando al vector fuerza en el origen de un sistema cartesiano, las direcciones de las componentes ortogonales están dadas por:Fuerza resultante: Sobre un cuerpo, es común que actúen varias fuerzas simultáneamente. En términos operacionales, estas se consideran como una única fuerza, a la que se denomina fuerza resultante o fuerza neta y cuyo efecto es equivalente al conjunto de fuerzas que se ejercen sobre ese cuerpo.
• Principios de Newton
- Unidades de fuerza
• Ley de Hooke
Si aplicamos una fuerza deformadora sobre un elástico o un resorte, percibiremos una reacción a a esta acción.
Al medio que tiene la propiedad de deformarse ante la acción de una fuerza y luego restituir su forma original, al cesar la acción deformadora, se le denomina medio elástico.
Robert Hooke, estableció que la deformación que experimenta un medio elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada.
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Masa y Peso
Masa y Peso
El concepto de masa se asocia a la cantidad de materia que posee un cuerpo; esto significa que la masa está relacionada con el número de subpartículas que conforman un cuerpo.
La masa puede medirse directamente por medio de la balanza.
La balanza está constituida por una barra, que se apoya en su punto medio. Si la barra está completamente horizontal y en equilibrio, decimos que existen masas iguales en ambos extremos de la barra.A las masas medidas por una balanza, se les denomina masas gravitatorias o gravitacionales, lo que significa que la masa es una propiedad independiente del sistema gravitacional en que se encuentre, puesto que ambas masas son afectadas por la misma fuerza gravitatoria.
Según los principios de Newton, la masa corresponde a una medida de inercia que poseen los cuerpos, es decir, a la dificultad que presentan para ser acelerados. m = F / a. Si hacemos interactuar dos carros de igual masa, unidos por un resorte tensionado, al soltarlos, ambos adquirirán la misma aceleración. En este caso, decimos que ambos cuerpos poseen igual masa inercial.
La masa gravitacional posee idénticas propiedades que la masa inercial y su equivalencia es completa cuando ambas se expresan en una misma unidad patrón.
• Diagrama de cuerpo libre
• Fuerza normal
• Roce
Tensión: (
)
Impulso y cantidad de movimiento
• Principio de conservación del momentum
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Choque y Torque
Choque y Torque
• Choque lineal
• Choques elásticos e inelásticos
• Coeficiente de restitución
Torque o momento de una fuerza
• Composición de torques
• Equilibrio de los cuerpos
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Palancas
Palancas
Una palanca, por lo general, constituye una barra rígida que puede girar en torno a un punto o eje, llamado “punto de apoyo”.
Sea una palanca AB, apoyada en C, la cual se equilibra por la acción de las cargas P y Q distantes a p y q de C, respectivamente, como se ilustra en la figura.
No siempre es posible despreciar el peso de la barra (palanca matemática), Cuando este sea el caso, hablaremos de una palanca física.
Clases de palancas
Según la posición que tenga el punto de apoyo con respecto a las cargas aplicadas, pueden distinguirse las palancas de 1°,2° y 3° tipo.
Ejemplos:
1º tipo: Tijeras, alicates, tenazas, etc.
2º tipo: Carretilla, remo, cascanueces, destapador de botellas, etc
3º tipo: Caña de pescar, pinzas, etc.
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Trabajo de una Fuerza
Trabajo de una Fuerza
• Potencia mecánica
Autoevaluaciones
Pregunta Nº 1
Al lanzar verticalmente hacia arriba un cuerpo de masa m con una velocidad v, se logra alcanzar una altura h. ¿Qué altura alcanzará el cuerpo si duplicamos la velocidad con que es impulsado?
Pregunta Nº 2
Un cuerpo de masa 
Kg se desplaza a una velocidad de 8m/s para impactar a otro 
de 6Kg, el que se encuentra en reposo.
¿Con qué velocidad sale impulsado el conjunto, si ambos quedan unidos como consecuencia del impacto?
Pregunta Nº 3
En un balancín de 6m de longitud, se columpian dos personas de 40Kg y 60Kg. ¿A qué distancia del punto de apoyo B debe situarse la persona de mayor peso, sabiendo que la de menor peso se encuentra en el extremo C ?
Pregunta Nº 4
¿Qué potencia desarrolla un motor que acciona una bomba para líquidos, la que suministra 800 litros de agua por minuto a un estanque ubicado a 3,6 metros del suelo?
Pregunta Nº 5
Determine la fuerza requerida F para arrastrar un cuerpo de 10Kg por un plano inclinado de 30°, sabiendo que el coeficiente de roce con la superficie es de 0,4. Utilice g=10m/s2
Pregunta Nº 6
Se deja caer una pelota A desde la parte superior de un edificio en el mismo instante en que desde el suelo se lanza verticalmente y hacia arriba una segunda pelota B. En el instante previo al choque, ambas pelotas se desplazan en sentidos opuestos y la velocidad de la pelota A es el doble que la que lleva la pelota B. Determinar a que altura del edificio se produce el choque.
Ejercicios
Ejercicio Nº 1
1. Se lanza verticalmente hacia arriba un cuerpo. La figura que mejor representa el movimiento ascendente y descendente es:
a b c d e
El movimiento ascendente es desacelerado y el descendente es acelerado, por lo que en un gráfico d v/s t, la figura es una parábola invertida.
Respuesta correcta : Alternativa b
Ejercicio Nº 2
Si la masa de un cuerpo se reduce a la mitad y la fuerza se duplica, entonces podemos afirmar respecto a su aceleración que:
a.- Se mantiene igual
b.- Se duplica
c.- Se cuadruplica
d.- Se reduce a la mitad
e.- Se reduce a la cuarta parte
Ejercicio Nº 3
Al colgar un cuerpo de un resorte de constante K = 2kp/cm se deforma12cm, y al repetir la operación con otro resorte, la deformación es 8cm; entonces, la constante de este último resorte es:
a.- 2 kp/cm
b.- 3 kp/cm
c.- 4 kp/cm
d.- 6 kp/cm
e.- 8 kp/cm
Ejercicio Nº 4
Sobre un cuerpo de masa m se ejerce una fuerza F, necesaria para ponerlo en movimiento horizontalmente, según muestra la figura. Respecto de la situación descrita, se puede afirmar que:
.
Ejercicio Nº 5
Dos carros de masa m1 = 4kg y m2 =6kg,unidos por una cuerda, son tirados por una fuerza tractora F de 20 N, según se muestra la figura. La tensión T1 que actúa entre los carros, despreciando el roce, es de:
a.- T1 = 8 N
b.- T1 = 10 N
c.- T 1 = T2
d.- Ti= 12 N
e.- T1 =10 N
Ejercicio Nº 8
En el Sistema Internacional, la potencia mecánica se expresa en:
a.- Joule/seg
b.- Newton x metros
c.- Newton x metros/seg( cuadrado)
d.- Joule x metros
e.- Joule/newton
La potencia mecánica corresponde a 
omo el Joule es la unidad de trabajo y t el tiempo, la potencia queda expresada en Joule/seg.
Respuesta correcta : Alternativa a
Ejercicio Nº 9
En la expresión 
se da la condición que 
, entonces podría deducirse que:
I.- m= 0
II.- La masa está en reposo. (v=0)
III.- La masa se mueve rectilíneamente con velocidad constante
a.- Solo I
b.- Solo II
c.- Solo III
d.- Solo I y II
e.- Solo II y III
Si Entonces, podemos tener dos situaciones:
- Si el cuerpo está en reposo, permanecerá en reposo.
- Si el cuerpo está en movimiento, seguirá con velocidad constante.
Respuesta correcta : Alternativa e
Ejercicio Nº 10
Dos carros A y B de 4Kg y 3Kg respectivamente, están separados por un sistema de láminas elásticas tensionadas por una cuerda, como muestra la figura. Al cortar la cuerda, el carro A es impulsado, adquiriendo una velocidad de 6m/s. ¿Cuál es la velocidad con que sale impulsado el carro B?
a.- 3m/s
b.- 4m/s
c.- 6m/s
d.- 8m/s
e.- 12m/s
