Cinemática
Movimiento rectilíneo uniforme
El movimiento puede enmarcarse en tres categorías: puede ser traslacional, rotacional y vibratorio. El movimiento traslacional se caracteriza por:
• Una partícula, cuerpo o móvil que se desplaza en línea recta.
• Tener velocidad constante, es decir que el cambio de posición respecto al tiempo se mantiene invariante.
• Tener aceleración igual a cero, en otras palabras, el cambio de velocidad respecto al tiempo es invariante.
• El modelo matemático utilizado para representar la ecuación cinemática del movimiento es una función líneal de la forma f(x) = mx + b, donde
"f(x)" representa la posición final, "b" la posición inicial, "x" el tiempo y "m" la velocidad. Contextualizando físicamente
la función líneal se tiene : X(t) = X0 + Vt.
A continuación se definen algunas de las magnitudes físicas utilizadas en este movimiento
Distancia
La distancia representa la longitud recorrida por una partícula, es una magnitud escalar y por lo tanto no es posible asignarle una dirección.
Como puede apreciarse en la imagen anterior, la distancia recorrida depende de la trayectoria realizada, pues Mangüirry recorre una mayor longitud cuando se desplaza a través de la (trayectoria 1), en comparación con la trayectoria 2.
Posición
La posición representa la ubicación de una partícula respecto a un sistema de referencia inercial, esto es, un sistema que se mantiene en estado de reposo o se mueve con velocidad constante.
Matemáticamente la posición puede representarse como un par ordenado, tal y como puede apreciarse en la imagen anterior: (50,20)
Desplazamiento
El desplazamiento representa el cambio de posición de una particula y por lo tanto este será cero cuando regerese al punto de partida. Además de lo enterior esta magnitud es vectorial y por consiguiente es importante considerar la intensidad(magnitud) y la dirección del desplazamiento.
Como puede apreciarse en la imagen anterior, el desplazamiento está representado con un vector que inicia en el origen de coordenadas y termina en el punto de coordenada (50,20). Tenagase en cuenta que la magnitud del desplazamiento puede calcularse utilizando el teorema de Pitágoras:
Desplazamiento neto = 2√Desplazamiento horizontal 2 + Desplazamiento vertical 2
Velocidad
La velocidad representa el cambio de posición respecto al tiempo. Esta magnitud es vectorial y para representarla es importante considerar la intensidad (magnitud) y la dirección del movimiento.
Actividad experimental Nº1
Objetivos de aprendizaje: Caracterizar matemáticamente el movimiento rectilíneo uniforme.
Haz clic aquí para realizar la actividad experimental.
A continuación encontrarás actividades para fortalecer lo aprendido sobre el movimiento rectilíneo uniforme.
Actividad Nº1
Aprendizaje esperado: Interpretar diagramas de (X vs t) para determinar la posición inicial, la distancia recorrida al cabo de un tiempo, la posición final y la velocidad.
1. Copie en el cuaderno la actividad sugerida en el siguiente video, observe cuidadosamente la explicación, reflexione sobre ella y trate de resolver nuevamente la actividad sin apoyarse en el material audiovisual. .
2. Copie en el cuaderno la actividad sugerida en el siguiente video, observe cuidadosamente la explicación, reflexione sobre ella y trate de resolver nuevamente cada uno de los ejercicios sin apoyarse en el material audiovisual.
3. Ingrese al siguiente recurso y ayude a Mangüirry a calcular la velocidad inicial, la distancia recorrida, la posición inicial y la ecuación cinemática a través de la interpretación de diagramas "X vs t".
Actividad Nº2
1. Ingrese al siguiente recurso y ayude a Mangüirry a calcular la velocidad inicial, la distancia recorrida, la posición inicial y la ecuación cinemática a través de la interpretación de diagramas "X vs t" que representa el móvimimento de dos móviles.
Movimiento uniformemente acelerado
El movimiento uniformemente acelerado es un fenómeno físico que se produce cuando un objeto se mueve con una aceleración constante. Esta es una situación común en la que la velocidad de un objeto cambia a lo largo del tiempo, de forma uniforme y constante. Por ejemplo, un cuerpo que acelera a razón de 2m/s2 representa un cambio en la velocidad de 2m/s cada segundo.
Actividad N°1
1. Copie en el cuaderno la actividad sugerida en el siguiente video, observe cuidadosamente la explicación, reflexione sobre ella y trate de resolver nuevamente cada uno de los ejercicios sin apoyarse en el material audiovisual.
2. Ingrese al siguiente recurso y encuentre la distancia recorrida, la posición final, la velocidad, la ecuación cinemática, la ecuación de velocidad usando como referencia un diagrama de (V vs t)
Caída libre
La caída libre es un fenómeno físico que se produce cuando un objeto
se mueve verticalmente hacia abajo, bajo la influencia exclusiva
de la fuerza gravitacional. Por esta razón, el cuerpo no colisiona con el piso, se desprecia la fricción
con el aire, y en general cualquier otra interacción que pueda afectar el movimiento del cuerpo. Adicionalmente,
la caída de los cuerpo no depende de la masa, por lo tanto, una pluma y una bola de hierro que se
sueltan al mismo tiempo y desde la misma altura, experimentarán la misma aceleración y tardarán el mismo tiempo en llegar al suelo.
En el siguiente gráfico se aprecian algunas de las condiciones anteriormente
mencionadas:
Actividad N°1
El siguiente rap sintetiza las principales características de la caída libre y de la conservación de la energía mecánica en este hecho, escúchelo y resuelva los cuestionamientos formulados.
1. Al caer libremente un objeto ¿Cuánta velocidad gana en cada segundo?
2. En condiciones ideales ¿Qué sucede con la conservación de la energía mecánica del sistema?
3. ¿Cuál es la velocidad de un objeto que cae libremente al cabo de 2.3s?
4. Explica qué sucede con la energía potencial y cinética cuando un objeto
se desliza sobre un plano inclinado
5. Si en principio la energía potencial gravitacional es 600J y al cabo de
un tiempo ésta se ha reducido a 400J ¿ Cuánta energía cinética ha ganado el
sistema?
6. ¿Qué puede concluirse de la expresión E. cinética + E. Potencial en cualquier
punto de la trayectoria ?
7. Cuando un objeto se desliza sobre un plano inclinado como se aprecia en la siguiente imagen :
Explique ¿Qué sucede con la componente vertical del peso?
8. Explique ¿Cuál es la fuerza que genera el movimiento en un plano inclinado?
9. Explique ¿Qué sucede con la energía mecánica en un sistema conservativo?
10. Explique ¿Qué sucede con la energía mecánica en un sistema no conservativo?
Actividad N°2
1. Ingresa al siguiente recurso e identifica el planeta donde Mangüirry realizó el experimento.
2. Ingresa a los siguientes test y practica lo aprendido sobre M.R.U y M.U.A.
Lanzamiento parabólico
En la siguiente infografía se aprecian algunos datos importantes sobre el lanzamiento parabólico.
Actividad N°3
El siguiente rap sintetiza las principales características de un lanzamiento parabólico y de la conservación de la energía mecánica en este hecho, escúchelo y resuelva los cuestionamientos formulados.
1. Despreciando el aire ¿Que se puede afirmar sobre la magnitud de la velocidad neta de un cuerpo que
experimenta un movimiento parabólico?
2. Despreciando el aire ¿Cuál es el ángulo de lanzammiento mediante el cual se obtiene el alcance máximo?
3. Despreciando el aire ¿Qué se puede afirmar sobre la dirección de la velocidad en un movimiento parabólico?
4. Explique ¿Cuál, cuánto es y cómo se comporta la aceleración de un cuerpo que se
mueve en una trayectoria parabólica?
5. Despreciando el aire y comparando el tiempo que tarda el cuerpo en alcanzar la altura máxima y el tiempo en caer
¿Qué se puede concluir? Explique su respuesta.
6. Despreciando el aire ¿Cuál es la energía mecanica que incrementa a medida que el cuerpo gana altura?
7. Despreciando el aire ¿Cuál es la energía mecánica que incrementa a medida que la altura del cuerpo disminuye?
8. Despreciando el aire ¿Cómo se comporta la magnitud de la velocidad horizontal durante
una trayectoria parabólica?
9. Despreciando el aire ¿Cuánto vale la magnitud de la velocidad vertical y horizontal en el punto más alto?
10. Despreciando el aire ¿En que punto de la trayectoria la velocidad inicial de un móvil que se mueve parabólicamente es igual a la final?
Actividad N°4
Oberva la siguiente animación:
Condiciones:
1. Se desprecia la fricción con el aire.
y responde las siguientes preguntas:
1. ¿Cuántas dimensiones se necesitan para estudiar el movimiento que se aprecia en el video anterior?
2. Realiza un esquema en el cuaderno del hecho presentado en el video anterior,
dibuja un sistema de referencia o un plano cartesiano en el punto de inicio del movimiento y
señala con colores diferentes los desplazamientos simultaneos que realiza
la pelota al ubicarse en la altura máxima.
3. ¿Cuántos desplazamientos realiza la pelota en cada instante de tiempo y cuáles son?
4. ¿Cuál es la trayectoria que realiza la pelota de color rojo?
5. ¿Qué entiendes por velocidad neta?
6. Realiza un esquema en el cuaderno del hecho presentado en la animación y dibuja la velocidad neta
en tres lugares diferentes de la trayectoria, incluyendo la altura máxima.
7. Considerando la respuesta del punto tres ¿Cuántas velocidades componen la velocidad neta?
8. Realiza un esquema en el cuaderno del hecho presentado en la animación, dibuja la velocidad neta y sus
respectivas componentes en tres lugares diferentes de la trayectoria, incluyendo la altura máxima.
9. ¿Qué se puede concluir sobre la magnitud de la velocidad horizontal de la pelota de color rojo?
10. ¿Qué se puede concluir de la velocidad en el eje "x" e "y" cuando la pelota alcanza la altura máxima?
11. Considerando las condiciones establecidas en la animación y que el campo gravitacional terrestre es atractivo,
¿Cómo explica el hecho que la velocidad vertical de la pelota disminuya en la subida y aumente en la bajada?
12. Considerando que la pelota alcanza la altura máxima al cabo de 10s ¿Cuánto tarda en regresar nuvamente al suelo?
13. ¿Considerando la respuesta del punto anterior ¿Cuánto es el tiempo de vuelo?
Actividad N°5
1. Afianza lo aprendido armando las parejas que completan el enunciado correcto.
2. Ingrese a la siguiente trivia y resuelve 20 problemas sobre el movimiento uniformemente acelerado