CINEMÁTICA.- SESIÓN Y EJERCICIOS

11.-CINEMATICA.doc

 SESIÓN DESARROLLADA DEL  APRENDIZAJE

I.- UNIDAD DE TRABAJO: CINEMÁTICA

II.-PROGRAMA INFORMACIÓN:

1.- La Mecánica

2.- Cinemática

3.- Sistema de referencia

4.- Elementos del movimiento

III.- OBJETIVOS.-

• Aprender a conocer los conceptos básicos  para el estudio del movimiento
• Describir movimientos y fuerzas en física

Iv.-  INICIO.- motivación.- (10 min)

                        Los alumnos  realizan una serie de movimiento   o desplazamientos dentro del aula y explican el porque  los cuerpos  cambian de lugar. Luego observan el movimiento de  un móvil a cierta velocidad y aceleración y explican  los elementos del movimiento. ¿Cómo se mueven los cuerpos? ¿Qué es la trayectoria? ¿Cómo se representan los movimientos? ¿Qué es un movimiento uniforme? ¿Qué es un movimiento acelerado?

IV.- ADQUISICIÓN  Y RETENCIÓN (65 min) 

1.- La Mecánica.- Es la rama de la física que describe el movimiento de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. El conjunto de disciplinas que abarca la mecánica convencional es muy amplio y es posible agruparlas en tres bloques principales:

a).- Mecánica clásica: La mecánica es una ciencia física, ya que estudia fenómenos físicos. Se subdivide en

• Cinemática (también llamada Geometría del movimiento), que se ocupa del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan,
•  Dinámica, que describe el movimiento estudiando las causas de su origen. Leyes de Newton

            b):_ Mecánica Cuántica

• Mecánica de medios continuos, que engloba a mecánica de sólidos deformables y la mecánica defluidos.

c).- Mecánica no convencional, que incluye efectos relativistas y cuánticos.

2.- CINEMATICA.- Es una rama de la mecánica clásica que estudia el movimiento de los cuerpos sin tener en consideración las causas que lo producen  Se dice  que  un cuerpo esta en movimiento cuando cambia de posición en relación con otros puntos que se consideran fijos, la cuales constituyen sistema de referencia

3.- SISTEMA DE REFERENCIA.- Es el lugar donde se observa y se describe  el movimiento de un móvil. Se le asocia a un sistema de coordenadas y un sistema temporal

            TIPOS.

            A).- INERCIAL.- El sistema inercial es aquel que   se encuentra fijo  a   tierra en reposo: Para el observador “A” o sistema de referencia inercial, la trayectoria es una parábola.

                                                               Observador

            B).- NO INERCIAL.- El sistema no inercial  es aquel en que se encuentra  afectado  por   una interacción  y se encuentra en movimiento.  Para el observador “B”  o sistema de referencia  no inercial  la trayectoria es una “línea vertical  primero hacia arriba y luego hacia abajo.

3.- ELEMENTOS DEL MOVIMIENTO.-

1. Móvil
2. Trayectoria
3. Recorrido
4. Desplazamiento

1.- Móvil.- Es todo cuerpo o partícula que realiza movimiento y que cambia de posición respecto  aun punto  fijo en un determinado tiempo en un sistema de  Referencia.

2.-Trayectoria.- Es la línea que une todos los puntos sucesivos que ocupa el móvil durante su movimiento y puede ser curva o recta. etc.

3.-Recorrido.- Es una magnitud escalar, se expresa por un  cantidad positiva.- Es la longitud del   camino  recorrido por el móvil, puede expresarse en unidades de longitud tales como Km., m, y cm.

a).-  Unidimensional

3.- Distancia.- Es una magnitud escalar definida como modulo del vector desplazamiento. Su valor no depende de la trayectoria que sigue el cuerpo sino que es necesario  conocer su posición   inicial y final

VECTOR POSICIÓN.- Es el que indica en cada instante la posesión  con respecto a un origen  de coordenadas.

    a).- Unidimensional.- -4     -3   -2   -1   0   1   2   3   4   5    6   7   8   9   10   11  12               

2.- CLASIFICACION DEL  MOVIMIENTO

A).- SEGÚN SU TRAYETORIA

          a.- Rectilíneo.- Cuando la trayectoria es una línea recta.-  Ejemplo cuando una

               pelota rueda por el piso, caída libre de un fruto desde su árbol, la subida de un

               ascensor

          b.- Curvilíneo.- Cuando la trayectoria es una línea curva. Se puede presentar estas

               Tres formas.

Circular.- Ej. Giro de una piedra atada a un cordel, El giro que describe las aspas de un molino, es una trayectoria que corresponde a una circunferencia

Elíptico.- Ej. Movimiento de traslación de la Tierra alrededor del Sol

Parabólico.- Ej. Lanzamiento de la bala, en atletismo

B).- SEGÚN SU RAPIDEZ.-  Pueden ser  uniforme   y variado.

            a).- Uniforme.-  Cuando el valor (modulo de la velocidad no varia, es decir

                 permanece constante, Ejemplo. La velocidad que viaja el  sonido  340 m/s

b).- Variado.-  Cuando el modulo de la velocidad varia con respecto al tiempo, la

       cual implica  el móvil adquiere una aceleración .

                 Ejemplo: Cuando un auto inicia un movimiento, partiendo del reposo (velocidad

                 inicial cero y a partir del  cual  va aumentando su velocidad)

6.- VELOCIDAD MEDIA.- Es una magnitud  vectorial  que nos muestra la  rapidez con la cual  el móvil cambia de posición, y se expresa en  m/s , Km./s y cm./s

Nota.- La velocidad media ( Vm ) tiene la misma dirección que   el desplazamiento  (∆r  )

b).- bidimensional: 

                                                                              R2 =  900 + 1600

                                                           Vm                                        R2 =  2500                                                           R = V2500

                           R = 50 m

Entonces:  /Vm/ = ∆e = 50 m = 5 m /s

                           ∆t     10 s

7.- RAPIDEZ MEDIA.- Es una magnitud que mide  el recorrido  sobre el  tiempo transcurrido 

	r =   espacio recorrido            Tiempo		r =   e         t

            UNIDADES                                                 a).- unidimensional.-       20m

d	Distancia recorrida	m	metro
t	tiempo	s	Segundo
r	Rapidez media	m/s	t = 10 s   Metro por segundo

                                                                   

    V =  300m + 400m =    700m = 70 m/s

                 10 s                   10 s          

MEDIDAS DE MOVIMIENTO

1.- Velocidad.- Magnitud   vectorial  que mide la  rapidez instantánea del cambio del vector posición con respecto a un sistema de referencia

La unidad de la velocidad en el SI  es le metro por segundo: m/s sin embargo se utilizan unidades  en otros sistemas, tales como:                           Es una magnitud vectorial porque incluye una  dirección en la cual el modulo indica el  espacio recorrido por un móvil en cada unidad de tiempo. Matemáticamente la velocidad se expresa mediante la siguiente formula:      

                   c.g.s = cm/s                                         

Sistemas       M.K.S = m/s 

                     Técnico o Ingles = pie/s

Ejemplo 1.- ¿A cuántos m/s equivale la velocidad de un móvil que se desplaza a 72 km/h?

Desarrollo

Datos:

v = 72 km/h

Ejemplo. Una partícula se desplaza al norte a una distancia de 560 m.  Demorando 8 segundos. Halla la velocidad.

Datos:

Δ d= 560 m al norte      V= d   =    560 m  = 70 m/s

Δ t = 8 s                                 t             8s

V= ¿

2.- Rapidez.- Es una  magnitud escalar porque solo tienen cantidad por medio de la cual se mide el tiempo transcurrido en que se realiza un evento.

            Matemáticamente se representa mediante la siguiente formula:

                          V=   Δd  = distancia  recorrida

                                   T      tiempo transcurrido

Ejemplo.-  Un auto se mueve con rapidez constante y recorre una distancia de 340 km en 4 horas. ¿Cuál es el valor de la rapidez?

Datos:

d= 340 km                            V =  d =  340 km =   85 Km/h

t= 4 h                                          t        4 h

Rapidez = v = ¿

3.- Aceleración.-  Es una magnitud vectorial cuyo modulo mide el  cambio de velocidad por cada unidad  de tiempo. a=v/t Físicamente el modulo de la aceleración mide la rapidez con la cual varia la velocidad. La aceleración tipifica el MRUV. Su unidad  es   el m/s2

VI.- EXTENSION.- (15 min)  CUESTIONARIO

1.-¿Qué estudia la mecánica clásica?

2.- ¿Que es Cinemática  y dinámica y cuales son su objeto de estudio?

3.- ¿Grafica un vector desplazamiento?

4.- ¿A que se llama velocidad media y cual es su formula

5.- ¿Cuáles son los elementos del movimiento?

6.-¿Señala  las  clases de trayectoria conoces?

7.- ¿Qué es un sistema de referencia  inercial  y no inercial  

8.¿Qué es un movimiento acelerado?

COMPLEMENTO

3.-Espacio  recorrido.-  Es  la longitud o medida de la trayectoria ente dos puntos.-                        

4).- Distancia.- Es una magnitud escalar definida como modulo del vector desplazamiento. Su valor no depende de la trayectoria que sigue el cuerpo sino que es necesario  conocer su posición   inicial y final

5).,-Desplazamiento- Vector que indica el cambio  de posición  dirigido desde la  posición inicial Pi) hasta la posición  final (Pf)

                            Es aquel vector que  une el punto de partida  con el punto de llegada

                    [ d] =rf - ri. Su modulo toma el nombre dedistancia

6).-Intervalo de tiempo- Es el tiempo empleado en realizar un acontecimiento, de la cual se representa de la siguiente manera:

     Δt       =             tf        -          ti

Variación             tiempo             Tiempo

Del tiempo             final             inicial

6.- Velocidad.-  Es la relación del espacio recorrido en la unidad de tiempo empleado. 

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL

1.-Elige un lugar del colegio que sea muy transitado. Fija dos puntos y mide la distancia que los separa. A continuación, con tu  un cronómetro, mide el tiempo que tardan las personas en recorrer la distancia seleccionada y anota tus resultados en una tabla como ésta.

Distancia = .......  m

Persona	Persona A	Persona B	Persona C
tiempo

1. Calcule la rapidez promedio de cada persona.
2. Usando el vector unitario, escribe la expresión de la velocidad promedio (¿tiene algo que ver la dirección en la que se desplazan las personas con los resultados obtenidos?
3. Preste atención a las velocidades instantáneas de las personas, ¿fueron constantes’, ¿variaron?

2.-Un niño sentado en un vagón de ferrocarril, que se mueve con velocidad constante, lanza una pelota directamente hacia arriba. ¿Caerá la pelota detrás de él. delante de él, o en sus manos?

3.-Razona la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a)       El desplazamiento se define como el número de metros que recorre un móvil en un tiempo determinado                                (     ).

b)      Si se dejan caer al mismo tiempo una pluma y una bola de

          acero  desde una misma altura , no llegan al suelo  a la vez porque tienen diferente masa.                                                           (      )

c)       La unidad de la velocidad en el Sistema  Internacional es el km/h.   (      )

d)      Una velocidad negativa indica que el móvil está frenando                (      )

4.-¿Qué trayectoria describe un cuerpo cuando cae hacia el suelo?

5.-Cita tres movimientos, al menos, en los que la trayectoria sea circular.

• El movimiento de los neumáticos en un coche.
• El movimiento del tambor de la lavadora.
• El movimiento que describe un niño o una niña al columpiarse.

6.- ¿Qué desplazamiento realizas al rodear por completo una mesa. ¿Qué distancia recorres al hacerlo? El desplazamiento que realizamos es

7.- Si dos objetos experimentan el mismo desplazamiento en el mismo tiempo, podemos afirmar que poseen la misma:

a) Velocidad final.

b) Velocidad inicial.

c) Aceleración.

d) Velocidad media.