FISICA I

                                                                                                                                    DGB/DCA/02-2011

BIENVENIDOS

FISICA I

Bloque I:   RECONOCES EL LENGUAJE TÉCNICO BÁSICO DE LA FÍSICA

Desempeños del estudiante al concluir el bloque.

Identificas la importancia de los métodos de investigación y su relevancia en el desarrollo de la ciencia como la solución de problemas cotidianos.

Reconoces y comprendes el uso de las magnitudes físicas y su medición como herramientas de uso en la actividad científica de tu entorno.

Interpretas el uso de la notación científica y de los prefijos como una herramienta de uso que te permita representar números enteros y decimales.

Identificas las características y propiedades de los vectores que te permitan su manejo y aplicación en la solución de problemas cotidianos.

Objetos de aprendizaje:

·         Método Científico

·         Magnitudes físicas y su medición

·         Notación científica

·         Instrumentos de medición

·         Vectores

Bloque II: IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTO

Desempeños del estudiante al concluir el bloque.

Define conceptos básicos relacionados con el movimiento.

Identifica las características del movimiento de los cuerpos en una y dos dimensiones.

Reconoce y describe, en base a sus características, diferencias entre cada tipo de movimiento.

Objetos de aprendizaje:

·         Nociones básicas sobre movimiento.

·         Movimiento en una dimensión.

·         Movimiento en dos dimensiones.

Bloque III: COMPRENDES EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE DINÁMICA DE NEWTON

Desempeños del estudiante al concluir el bloque.

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

Aplica las Leyes de la dinámica de Newton, en la solución y explicación del movimiento de los cuerpos, observables en su entorno inmediato.

Utiliza la Ley de la Gravitación Universal para entender el comportamiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas gravitatorias.

Explica el movimiento de los planetas en el Sistema Solar utilizando las Leyes de Kepler.

Objetos de aprendizaje:

·         Leyes de la Dinámica.

·         Ley de la Gravitación

·         Universal.

·         Leyes de Kepler.

Bloque IV: RELACIONAS EL TRABAJO CON LA ENERGÍA

Desempeños del estudiante al concluir el bloque

Defines el concepto de Trabajo en Física, realizado por o sobre un cuerpo como un cambio en la posición o la deformación del mismo por efecto de una fuerza.

Relacionas los cambios de la energía cinética y potencial que posee un cuerpo con el Trabajo en Física.

Utiliza la Ley de la Conservación de la Energía mecánica en la explicación de fenómenos naturales de tu entorno social, ambiental y cultural.

Aplicas en situaciones de la vida cotidiana, el concepto de potencia como la rapidez con la que se consume energía.

Objetos de aprendizaje.

·         Energía cinética y energía potencial.

·         Ley de la conservación de la energía mecánica.

·         Potencia.

Fuentes de Consulta

BÁSICA:

Hewitt, Paul G. Física Conceptual. México, 9ª. Ed., Pearson Educación, 2004.

Pérez Montiel, Héctor. Física General serie Bachiller . México, 4ª. Ed., Grupo Editorial Patria, 2011.

Pérez Montiel, Héctor. Física 1 para Bachillerato General . México, 3ª. Ed., Publicaciones Cultural, 2005.

Tippens, Paul E. Física, Conceptos y Aplicaciones . México, 6ª. Ed., Mc Graw Hill, 2001.

Ávila Anaya, Ramón, et al. Física I bachillerato , Editorial ST, México, 2005.

Lozano González, Rafael y López Calvario, Julio. Física I , Editorial Nueva Imagen, México, 2005.

Gomez Gutiérrez, Héctor Manuel y Ortega Reyes, Rafael. Física I . Editorial CENGAGE Learning. México, 2010.

COMPLEMENTARIA:

Serway, Raymond A. y Faughn, Jerry S. Física . México, 5ª. Ed. Pearson Educación, 2001.

ELECTRÓNICA:

http://newton.cnice.mec.es/newton2/Newton_pre/1bach/trabajoyenergia/trabajoyenergia.pdf 2010. Trabajo y Energia.

http://raulcaroy.iespana.es/FISICA/24%20trabajo%20potencia%20energia.pdf 2010. Trabajo Potencia Energia.

http://energia3.mecon.gov.ar/contenidos/archivos/Reorganizacion/contenidos_didacticos/Energia.pdf 2010. Contenidos didàcticos. Energia.

http://www.iescerrodelviento.com/attachments/319_U12.pdf 2010. Teoría y problemas de trabajo, energía, potencia y principio de la conservación de a la energía.

http://www.youtube.com/watch?v=P8JnJGQdT7w 2010. Video de Trabajo y energía.

http://www.youtube.com/watch?v=O59Qca7NN_w&NR=1 2010. Video de trabajo, potencia y energía.

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/f1_trabajo_energia.php 2011. Trabajo, potencia y energía.

BLOQUE I

INTRODUCCION

Dentro del marco de la Reforma Educativa en la Educación Básica y Media Superior, La Dirección General del Bachillerato incorporó en su plan de estudios los principios básicos de la Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS), cuyos propósitos son consolidar la identidad de este nivel educativo en todas sus modalidades y subsistemas que permitan, además, una educación pertinente para el alumnado que posibiliten que establezcan una relación entre la escuela y su entorno, acorde con los contextos social, histórico, cultural y globalizado que actualmente vivimos.

A través de nuestros sentidos percibimos cambios en el mundo que nos rodea; muchos de esos cambios son estudiados por la física, que busca explicarlos y predecirlos. Dentro de ellos podemos agrupar los relacionados con el movimiento, el calor, la luz, el sonido, la electricidad, el magnetismo y las propiedades de la materia.

También muchos de los aparatos que estamos acostumbrados a ver y usar son resultado de la aplicación de la física, como la lámpara, el interruptor, la radio, la licuadora, el auto, etc. Además, si queremos explicar algunas actividades cotidianas como sentarnos o correr, necesitamos el auxilio de la física ¡la física está en todas partes!

Si tratamos de explicar los cambios que ocurren en la naturaleza, podemos considerar que la física es tan antigua como la propia humanidad. Sin embargo durante siglos los conocimientos de física se movieron básicamente dentro del terreno de la especulación, llegando a conclusiones que poco o nada tenían de científicas. En efecto, la física, entendida como el conjunto organizado de teorías, leyes y métodos que hoy se conocen y que vamos a estudiar, puede considerarse como una ciencia relativamente moderna, cuyo nacimiento se ubica en el siglo XVI.

El interés por la física no se apoya únicamente en la búsqueda de respuestas a los cambios que ocurren en la naturaleza, sino en otras necesidades prácticas que han hecho más cómoda nuestra existencia. En efecto, desde el comienzo de su historia, el ser humano comprendió que si era capaz de desentrañar el origen de los fenómenos naturales en que vivía inmerso, podría manejarlos para su beneficio.

A lo largo de su historia, la física ha proporcionado al hombre un conocimiento cada vez mayor del mundo que le rodea y una tecnología que hace que su vida sea cada vez más segura y cómoda pero ¿Qué es la física?

La física es una ciencia natural cuyo propósito consiste en la formulación de leyes y teorías que predicen y explican el comportamiento y la relación entre la materia y la energía. También estudia las distintas formas de energía y sus transformaciones,

Se trata de una actividad que se ha desarrollado con el trabajo de muchas personas de diferentes países y épocas. Es una ciencia que ha contribuido al desarrollo tecnológico y a la evolución de otras ciencias. 

CLASIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA FÍSICA

Investiga respecto a la Clasificación de la Física Clásica los siguientes conceptos:
- Mecánica, Termodinámica, Electromagnetismo, Optica y Acústica.






Y de acuerdo a la Física Moderna:

-Física Relativista, Física

Atómica, Cuántica y Nuclear.                                            Ve la aplicación en cada caso y escríbelo.

Investiga el método cientifico y su importancia.

1.1 MÉTODO CIENTÍFICO



1.2 MAGNITUDES FÍSICAS Y SUS MEDICIONES

Magnitudes

Las magnitudes son atributos con los que medimos determinadas propiedades físicas, por ejemplo una temperatura, una longitud, una fuerza, la corriente eléctrica, etc. Encontramos dos tipos de magnitudes, las escalares y las vectoriales. 

Magnitudes escalares

Las magnitudes escalares tienen únicamente como variable a un número que representa una determinada cantidad. Por ejemplo la masa de un cuerpo, que se mide en Kilogramos.

Magnitudes vectoriales

En muchos casos las magnitudes escalares no dan información completa sobre una propiedad física. Por ejemplo una fuerza de determinado valor puede estar aplicada sobre un cuerpo en diferentes sentidos y direcciones. Tenemos entonces las magnitudes vectoriales que, como su nombre lo indica, se representan mediante vectores, es decir que además de un módulo (o valor absoluto) tienen una dirección y un sentido. Ejemplos de magnitudes vectoriales son la velocidad y la fuerza.



Según el modelo físico con el que estemos trabajando utilizamos vectores con diferente número de componentes. Los más comunes son los de una, dos y tres coordenadas que permiten indicar puntos en la recta, en el plano y en el espacio respectivamente.

En el apartado de matemática puedes consultar las operaciones con vectores más utilizadas (suma, resta, producto escalar, producto vectorial, etc).


Magnitudes fundamentales:

Magnitudes derivadas:



1.3 NOTACIÓN CIENTÍFICA

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA

   PLANTEL 1                                         FISICA I     

Magnitudes y Equivalencias

Elaborado por Ing. Carmen Leticia Ortega Núñez             SEMESTRE 2012-B

Nombre_____________________________________________No Lista____ Gpo___

 1. Completa el cuadro expresando qué magnitud física se está midiendo según el ejemplo de la cantidad física,

Cantidad física                 Magnitud fundamental                    Magnitud derivada

 cuál es su unidad estándar en el sistema SI y en qué se mide cotidianamente (o sea la magnitud derivada).

 

2. Investiga en libros de la biblioteca escolar o en el internet cuáles son las magnitudes fundamentales y derivadas de las siguientes magnitudes físicas, así como sus unidades de medidas en los sistemas SI, CGS e Imperial y la historia de cómo nacen estos Sistemas de Unidades en el mundo, así como en los orígenes como se media sin estos acuerdos de medidas, anexa un dibujo en cada caso.

Magnitud	SI (Sistema Internacional)	CGS (sistema sexagesimal)	Imperial o Inglés
Longitud
Tiempo
Velocidad
Masa
Peso o fuerza
Aceleración
Energía
Potencia

3. Anexa al menos tres dibujos o imágenes de cada uno de los diferentes Instrumentos de medición del tiempo, longitud, masa y temperatura. Nota que son solo magnitudes fundamentales ¿Sabes porqué?_________________________________________________________________.

Respondan las siguientes preguntas en tu cuaderno, anotando  las equivalencias, los procedimientos y los resultados en un cuadrito a mano derecha.

1.     A partir de la definición de pulgada (1 in = 2.54 cm), determinen cuántos centímetros hay en  7 millas y cuántos pies hay en un 3 kilómetros.

2.     ¿Cuántos nanosegundos tarda la luz en viajar 1 ft en el vacío?

3.     Un ciclista corre a 60km cada hora, cuánto equivale en las unidades correspondientes en los sistemas de medida Internacional, CGS e Inglés.

4.     Un campo cuadrado que mide 10 m por 180 m tiene un área de 1 hectárea. Un acre tiene un área de 43 800 ft2. Si un campo tiene un área de 12 acres, ¿a cuántas hectáreas equivale?

5.     ¿Cuántos años más viejo serás dentro de mil millones de segundos? Consideren como base un año de 365 días.

6.     Investiguen en la ferretería más cercana a su escuela cuál es el sistema de unidades que se utiliza para el diámetro de las tuberías de PVC. Enumeren cinco diferentes tamaños e indiquen cuál es su equivalencia en el sistema SI.

CONVERSIONES

1. Realicen las siguientes conversiones.

a) 785 mg a g

b) 75 dl a ml

c) 0.95 km a cm

d) 18km/hr  a m/s

e) 45 m/s  a  km/hr

f) 7cm³ a  in³

g) 7  lts    a    cm³

h) 48.2 mill/hr      a   m/s

Calcula las siguientes conversiones:

1) 100 yardas a metros                                          6) 7.5 litros a galones

2) 35 kilogramos a Libras                                     7) 25 libras a kilogramos

3) 4 galones a litros                                              8) 4.9 pies a centímetros

4) 15 cm a pulgadas                                              9) 70 m/s a km/hrs

5) 30 Km/hr a m/s                                                10) 27 kg a onzas

2. Expresen las siguientes cantidades que están en notación científica como números decimales.

a) 2.54 x 10^-2 =

b) 16.09 x 10^-19 =

c) 0.853 x 10⁶ =

d) 5.682 x 10⁸ =

3. Expresen las siguientes cantidades en una representación científica de la unidad fundamental correspondiente con una unidad.

a) Radio terrestre 6 378.1 km =

b) Radio orbital de la Tierra 149 597 870 km =

c) Velocidad de la luz en el vacío 299 792 458 m/s =

1.4 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

                         





1.5 VECTORES

 Suma de Vectores. 

La regla general para sumar vectores en forma gráfica (con regla y transportador), que de hecho es la definición de cómo se suman vectores, es la siguiente:

(1) Use una misma escala para las magnitudes.
(2) Trace uno de los vectores, digamos V1
(3) Trace el segundo vector, V2, colocando su cola en la punta del primer vector, asegurándose que su dirección sea la correcta.
(4) La suma o resultante de los dos vectores es la flecha que se traza desde la cola del primer vector hasta la punta del segundo.

Este método se llama suma de vectores de cola a punta.
Notemos que V1 + V2 = V2 + V1, esto es, el orden no es importante.

Este método de cola a punta se puede ampliar a tres o más vectores. Suponga que deseamos sumar los vectores V1, V2, y V3 representados a continuación:




VR = V1 + V2 +V3 es el vector resultante destacado con línea gruesa.

Un segundo método para sumar dos vectores es el método del paralelogramo, equivalente al de cola y punta. En este método se trazan ambos desde un origen común y se forma un paralelogramo usando los dos como lados adyacentes. La resultante es la diagonal que se traza desde el origen común.




Resta de Vectores

Dado un vector V se define el negativo de ese vector (-V) como un vector con la misma magnitud que V, la misma dirección, pero con sentido opuesto:



La diferencia de dos vectores A y B se define como
A - B = A + (-B)
De modo que podemos aplicar las reglas de su suma para restarlos.


SUMA DE VECTORES POR EL METODO DEL PARALELOGRAMO
Pasos a seguir:
— -Se elige una escala convencional.
— -Se traza el sistema de coordenadas que dará origen al sistema.
— -Se traza el vector 1 y dos partiendo del origen con sus características.
— -Se hacen paralelas el V1 al final del V2 y se hace paralelo el V2 al final del V1.
-— También en lugar del paso anterior se podrá sustituir por lo siguiente: se toma la distancia del V1 con el compás y de marca esta al final del V2, y luego se toma la medida del V2 con el compás y se marca a partir del final del V1.
-— Se traza el vector Resultante del origen a la intersección de los dos V´.— Se toma medida de las características del vector resultante (magnitud, dirección y sentido).

Método Gráfico del triángulo

Para sumar escalares, como tiempo, se usa la aritmética simple. Si dos vectores se encuentran en la misma recta también podemos usar aritmética, pero no así si los vectores no se encuentran en la misma recta. Por ejemplo, si Ud. se desplaza 4 km hacia el este y luego 3 km hacia el norte, su desplazamiento neto o resultante respecto del punto de partida tendrá una magnitud de 5 km y un ángulo  = 36.87º respecto del eje x positivo. Ver figura




Vectorialmente, el desplazamiento resultante VR, es la suma de los vectores V1 y V2, o sea, escribimos VR = V1 + V2 Esta es una ecuación vectorial.

MÉTODO DE TRIÁNGULO O POLÍGONO, SI ES PARA MÁS DE DOS VECTORES

Ejemplos a solucionar de Vectores

1. Dos fuerzas F1 y F2 actúan sobre un punto, F1 es de 8 N y su dirección forma un ángulo de 60° por encima del eje x en el primer cuadrante, F2 es de 5 N y su dirección forma un ángulo de 53° por debajo del eje x en el cuarto cuadrante, determinar:
La magnitud de la resultante. Sol. 7,6 N.

2. Dos hombres y un muchacho quieren empujar un bloque en la dirección x de la figura, los hombres empujan con las fuerzas F1 y F2.





Calcula la F resultante.