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INSTITUCIÓN EDUCATIVA
MONSEÑOR GERARDO VALENCIA CANO
La excelencia no es una meta. Es un estilo de Vida.
Taller plan de apoyo. Grado 10º - 2014
Profesor: Melquisedec Lemos García.
Situación problema: La máquina humana”
“Energía para la vida” “Conservando tu energía” “La conservación” “La fuerza del aire”
Temas relacionados: Impulso- Cantidad de movimiento-Trabajo-Potencia-Energía mecánica.
Objetivos de física:
Indicadores de logros: Defino y explico los conceptos impulso y momentum, y utilizo el
teorema del momentum y el impulso para calcular los cambios de momentum en la solución
de problemas de colisiones.
*Defino y explico los conceptos trabajo, potencia y energía y aplico el principio de
conservación de la energía mecánica en la solución problemas.
DESARROLLO
El Estudiante deberá:
1.
2.
3.
Analizar y comprender, desde el punto de vista matemático, el fenómeno físico que le fue
asignado.
Recolectar los datos correspondientes, de manera experimental, teórica o mediante el uso de
simulaciones.
sustentar por escrito o mediante otro medio, al profesor el análisis e interpretación de los datos y
las gráficas generadas sobre el fenómeno físico que le correspondió.
EVALUACIÓN
El profesor evaluará:
1.
2.
3.
4.
5.
El cumplimiento de los objetivos de aprendizaje propuestos en el taller.
La recolección y graficación de los datos.
La interpretación que el estudiante haga de las gráficas generadas.
La claridad de la exposición oral que acompañe las gráficas y que debe evidenciar la comprensión
que el estudiante adquirió sobre el tema.
La aplicación de los conceptos y fórmulas en la solución de problemas
Pasos para tener en cuenta en la elaboración del trabajo.
1. Revisión de conceptos.
2. Organización de los datos.
3. Representación gráfica de los datos.
4. Análisis de los gráficos.
5. Manejo de ecuaciones.
6. Estrategias para resolver problemas.
7. Unidades en las ecuaciones.
8. Preguntas de repaso o situación problema específica sobre el tema.
9. Problemas de aplicación.
10. Sustentación oral o escrita.
Taller nº 1.
Situación problema. “La máquina humana”
Temas: Impulso-Cantidad de movimiento o momentum-Conservación de la cantidad de
movimiento- Colisiones o choques elásticos e inelásticos.
Indicadores de desempeño: *Defino y explico los conceptos impulso y cantidad de
movimiento.
*Relaciono la tercera ley de Newton y la conservación de la cantidad de movimiento.
*Establezco la ley de conservación de la cantidad de movimiento y la aplico especialmente a la
solución de problemas de colisiones.
*Diferencio entre fuerzas externas e internas y utilizo estas diferencias para definir un sistema.
* Identifico choques elásticos e inelásticos.
1. Revisión de conceptos.
¿Qué es impulso?
¿Qué es cantidad de movimiento o momentum?
¿Qué es rebote?
¿Qué son fuerzas externas? ¿Qué son fuerzas internas?
¿Cuándo un choque es elástico? ¿Cuándo es inelástico?
¿Qué expresa el principio de conservación de la cantidad de movimiento?
¿Por qué no es tan doloroso caerse sobre un piso de madera como sobre uno de cemento?
¿Por qué para disparar un rifle se debe tener la culata apoyada en el hombro?
¿Puede tener una bala el mismo momentum de un camión? Explique.
Cuando una bola de billar golpea a otra en reposo, cada una toma distinta dirección, ¿Cómo
relacionas la velocidad inicial con las velocidades adquiridas después del choque?
¿El momentum de un auto que viaja hacia el sur es diferente del momentum del mismo auto
cuando viaja hacia el norte con la misma rapidez? Explique.
Si salta de una mesa, cuando sus pies tocan el piso usted dobla las piernas. Explique por qué.
¿Quién tiene mayor momentum: un supertanque atracado en un muelle o una gota de lluvia
en plena caída?
¿Cómo relacionas estos conceptos con la situación problema?
2. Organización de los datos.
Elaboración de tablas con los datos dados.
3. Representación gráfica de los datos.
Los datos se representan en forma gráfica por medio de vectores.
4. Análisis de gráficas.
Elabora un diagrama que ilustre la situación.
5. Manejo de ecuaciones.
Al resolver una ecuación para una cantidad, se debe sumar, restar, multiplicar o dividir para
dejar la cantidad sola en el primer miembro de la ecuación.
6. Ecuaciones y unidades en las ecuaciones.
Al resolver las ecuaciones se tienen que incluir las unidades. Las unidades tienen que ser las
mismas en ambos lados o miembros de la ecuación.
Ecuaciones: P = mv; v = p/m;
I = ∆P= mv = F.∆t ; m1v1 = m2v2 ; F = m.a = mv/t
Unidades de impulso.
En el S.I: I = F.∆t = 1N.s (S.I: sistema internacional de unidades)
Unidades de cantidad de movimiento.
En el S.I: P = m.v = Kg.m/s
7. Estrategias para resolver problemas.
*Lea el problema cuidadosamente. Trate de imaginar la situación real. Si es necesario haga un
esquema.
*Identifique las variables dadas en el problema (datos).
*Identifique la cantidad desconocida, la incógnita que debe encontrar.
*Seleccione la ecuación o ecuaciones que relacionan las variables conocidas con la incógnita.
*Esté seguro de que las ecuaciones se pueden aplicar al problema.
*Reorganice las ecuaciones para despejar la incógnita.
*Sustituya en la ecuación los valores dados incluyendo las unidades y resuélvala. Asegúrese de
que su respuesta tiene las unidades adecuadas.
*Haga un rápido cálculo para ver si su respuesta es razonable.
8. Preguntas de repaso.
1. Explica la diferencia entre masa y cantidad de movimiento. ¿Cuál de ellas es inercia y cuál
inercia en movimiento?
2. a. ¿Qué tiene mayor masa: un camión pesado en reposo o una patineta en movimiento?
b. ¿Cuál de los dos objetos tiene mayor cantidad de movimiento?
3. Cuando la fuerza de impacto sobre un objeto se prolonga en el tiempo. ¿Aumenta o
disminuye el impulsa?
4. Explica la diferencia entre impulso y cantidad de movimiento. ¿Cuál de estos conceptos es
fuerza x tiempo y cuál es inercia en movimiento?
9. Problemas de aplicación
1. Un automóvil tiene una masa de 3000 kg y arranca con una velocidad inicial de 40
m/s, al cabo de 10 s, presenta una velocidad final de 90 m/s. Calcula el momento
inicial, el momento final, la fuerza que actuó sobre el automóvil y el impulso.
2. ¿Con qué velocidad retrocede un fusil de 600 g de masa cuando dispara una bala de
8 g con una velocidad de 900 m/s?
3. Un hombre tiene en una mano una piedra de 1 kg que arroja aplicándole una fuerza
de 98 kg, durante 0.5 s. Calcula la velocidad con que sale la piedra, la velocidad con
que retrocede el hombre cuya masa es de 60 kg.
4. Un cañón que pesa 24500 kg dispara un proyectil que pesa 147 kg que adquiere a la
salida de la boca del cañón una velocidad de 700 m/s. ¿Cuál es la velocidad de
retroceso del cañón?
Taller Nº 2.
Integrantes: __________________________________ _______________________________
_____________________________________ ______________________________________
Monitor o coordinador del grupo: _________________________________________________
Situación problema. “La máquina humana” “Conservando tu energía”
Temas: Trabajo-Potencia-Energía mecánica: Energía cinética- Energía potencial.
Indicadores de desempeño: *Defino y explico los conceptos trabajo, potencia y energía.
*Identifico el tipo de energía mecánica que posee un cuerpo.
* Identifico la fuerza que realiza el trabajo.
*Aplico el principio de conservación de la energía mecánica en la solución de problemas.
*Diferencio entre el trabajo y la potencia y calculo correctamente la potencia.
1. Revisión de conceptos.
¿Qué es trabajo?
¿Qué es la energía?
¿Qué es energía mecánica?
¿Qué es energía cinética?
¿Qué es energía potencial?
¿Qué es potencia?
¿Qué establece el principio de conservación de la energía?
¿Qué requiere más trabajo: levantar verticalmente una carga de 10 kg hasta una altura de 2 m
o una carga de de 5 kg hasta una altura de 4 m?
¿Cuándo una fuerza no realiza trabajo?
¿Cómo relacionas estos conceptos con la situación problema?
¿Cuánto trabajo realizas al llevar una roca de 100 N en sentido horizontal de un extremo a otro
de una habitación de 10 m? ¿Cuánta energía potencial (EP) gana la roca?
¿Cuánto trabajo realizas sobre una roca de 100 N si la levantas a una altura de 1 m?
¿Cuánta potencia desarrollas si levantas la roca a esa altura en 1 s?
¿Cuáles son las dos formas principales de energía mecánica?
2. Organización de los datos.
Elaboración de tablas con los datos dados.
Calcula el trabajo y elabora una tabla si la fuerza es de 5N y la distancia es de 3m, para los
ángulos 0 – 30º - 45º 60º y 90º
3. Representación gráfica de los datos.
Representa gráficamente la fuerza y el desplazamiento sí:
A. Ambos tienen la misma dirección.
B. Los dos forman ángulos de 30º, 60º y 90º
4. Análisis de gráficas.
Responde las siguientes preguntas:
En un gráfico de F vs d, ¿Qué representa el área bajo la curva?
¿Qué relación existe entre la fuerza y desplazamiento?
¿Qué sucede con el trabajo al aumentar el ángulo entre la F y el d?
Si el ángulo formado entre la F y el d es de 90º ¿Qué sucede con el trabajo realizado? Explica.
5. Manejo de ecuaciones.
Al resolver una ecuación para una cantidad, se debe sumar, restar, multiplicar o dividir para
dejar la cantidad sola en el primer miembro de la ecuación.
6. Ecuaciones y unidades en las ecuaciones.
Al resolver las ecuaciones se tienen que incluir las unidades. Las unidades tienen que ser las
mismas en ambos lados o miembros de la ecuación.
Ecuaciones: T = F d ;
T = F.d cos θ ; P = T/t ; Ec = ½ mv2
EP = mgh
Unidades de trabajo.
En el S.I: T = F.d = 1N.m = 1 Julio
Unidades de energía.
En el S.I: E = m.v2/2 = Kg.m2/s2 = N.m = 1 Julio
Unidades de potencia.
En el S.I: P = T/t = F.v = N.m/s = 1 Watt (vatio)
7. Estrategias para resolver problemas.
*Lea el problema cuidadosamente. Trate de imaginar la situación real. Si es necesario haga un
esquema.
*Revise cuidadosamente las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y dibuje un diagrama que
indique todos los vectores fuerza.
*Preguntar: ¿Cuál es el desplazamiento? ¿Cuál es el ángulo entre el desplazamiento y la
fuerza?
*Seleccione la ecuación o ecuaciones que relacionan las variables conocidas con la incógnita.
*Esté seguro de que las ecuaciones se pueden aplicar al problema.
*Reorganice las ecuaciones para despejar la incógnita.
*Sustituya en la ecuación los valores dados incluyendo las unidades y resuélvala. Asegúrese de
que su respuesta tiene las unidades adecuadas.
*Haga un rápido cálculo para ver si su respuesta es razonable.
8. Preguntas de repaso.
1. Se necesita trabajo para levantar unas pesas.
¿Cuánto más trabajo se requiere para levantarlas a una altura tres veces mayor?
2. ¿Cuánta potencia se necesita para hacer 100 J de trabajo sobre un objeto en 0.5 s? ¿Cuánta
potencia se necesita si el mismo trabajo se hace en 1 s?
3. ¿Cuántos Joules de trabajo se realizan sobre un objeto cuando una fuerza de 10 N lo empuja
una distancia de 10 m?
4. Si realizas 100 J de trabajo para levantar un cubo de agua, ¿Cuál es su energía potencial
gravitacional con respecto a su posición inicial?
5. ¿Cuál sería la energía potencial gravitacional si levantaras el cubo a una altura dos veces
mayor?
9. Problemas de aplicación
1.- ¿A qué distancia se desplazará un cuerpo, si se le aplica una fuerza de 600 N, con un ángulo
de 75° respecto a la horizontal y se realiza un trabajo de 750 Joules?
2.- ¿Con que ángulo se desplazará un cuerpo, si sobre él se realiza un trabajo de 825 Joules y se
desplaza una distancia de 5.25 metros, al aplicarle una fuerza de 450 Newtons?
3.- Calcular la masa de un cuerpo cuya velocidad es de 10 m/s y su energía cinética traslacional
es de 1000 Joules.
4.- Determinar la velocidad que lleva un cuerpo cuya masa es de 3 kg si su energía cinética
traslacional es de 200 Joules.
5.- Calcular la potencia de una grúa que es capaz de levantar 30 bultos de cemento hasta una
altura de 10 metros en un tiempo de 2 segundos, si cada bulto tiene una masa de 50 kg.