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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
Descriptores de desempeño: Demuestra un conocimiento básico y un entendimiento
apropiado de los tópicos tratados en la asignatura, puede aplicarlos seleccionando la
información necesaria para cada problema y lo expresa de manera coherente.
*Establece relación entre los conceptos desarrollados en la asignatura con situaciones
de la vida cotidiana, es capaz de identificar y usar adecuadamente el lenguaje propio
de las ciencias al realizar descripciones de fenómenos observados.
Competencias: Comprender la naturaleza y las relaciones entre la fuerza y el
movimiento.
*Comprender que existen diversas fuentes y formas de energía y que ésta se
transforma continuamente.
*Elaborar y proponer explicaciones para algunos fenómenos de la naturaleza basados
en conocimientos científicos y de la evidencia de su propia investigación y de la de
otros.
Temas: Movimiento rectilíneo uniforme, movimiento uniformemente acelerado,
cantidad de movimiento, leyes de Newton, trabajo, potencia y energía, entre otros.
La belleza de la ciencia
“El científico no estudia la naturaleza por la utilidad que le pueda dar; la estudia por el
gozo que le proporciona, y este gozo se debe a la belleza que hay en ella. Si la
naturaleza no fuera hermosa, no valdría la pena su estudio y si no valiera la pena
conocerla, la vida no merecería ser vivida.
Por supuesto que no hablo aquí de aquella belleza que impresiona los sentidos, la
belleza de las cualidades y las apariencias; y no es que las desprecie, lejos de mí tal
cosa, pero no es esto lo propio de la ciencia. Me refiero a aquella profunda belleza que
surge de la armonía, del orden en sus partes y que una pura inteligencia puede captar.
Aquella es la que da cuerpo, estructura, por así decir, a las apariencias que halagan
nuestros sentidos y sin las cuales la belleza de estos sueños fugitivos sería sólo
imperfecta por su vaguedad.
Por el contrario, la belleza intelectual se basta a sí misma y es por ella, más quizás que
por el bien futuro de la humanidad, que el científico consagra su vida a un trabajo largo
y difícil”.
Henri Poncairé
1. Del texto anterior podemos decir que:
A. La ciencia trata de encontrar la belleza de la naturaleza por medio del escrutinio de
ésta
B. La armonía y el orden de las partes que componen la naturaleza son las que
impresionan los sentidos del hombre
C. El objeto de estudio de la naturaleza es conocer la verdad
D. El bienestar de la humanidad radica en conocer profundamente la naturaleza
2. Es frecuente en física encontrar cantidades que tienen magnitud y dirección, tales
como el desplazamiento, la velocidad, la fuerza, etc. El vector es un objeto físico
invariante, es decir, absolutamente independiente de los ejes de coordenadas. Estos
ejes pueden estar sometidos a traslaciones o rotaciones; la magnitud y su orientación
en el espacio permanecerán invariables. Por lo tanto:
A. Un fenómeno físico puede ser representado en forma vectorial y es independiente
del sistema de referencia al cual se relaciona
B. Los vectores poseen magnitud, dirección y sentido
C. Dos vectores de igual dirección y sentido son iguales
D. La magnitud de un vector se expresa como una cantidad escalar
3. La posición de un cuerpo, considerado como un punto o una partícula, sobre una
recta, es determinada por su abscisa con respecto a un punto de origen. Si esta
posición permanece invariable al transcurrir el tiempo, diremos que el cuerpo se
encuentra en reposo con respecto al origen. Si esta posición varía con el tiempo, es
decir si su abscisa es función del tiempo, diremos que el cuerpo está en movimiento
con respecto al origen y evidentemente con respecto a todos los cuerpos en reposo
con el origen. Por lo tanto:
A. Una persona dentro de un ascensor en movimiento, está en reposo con respecto al
ascensor, pero está en movimiento con respecto al suelo
B. El reposo y el movimiento de un cuerpo dependen del origen escogido
C. El tiempo es la variable más importante que determina el movimiento
D. Entre más tiempo transcurra, el cuerpo se alejará más del origen
4. En el movimiento rectilíneo uniforme, la velocidad es constante a lo largo del
intervalo de tiempo y se define como la razón entre espacio recorrido y tiempo (v =
x/t, entonces, t = x/v). Un cuerpo A viaja con velocidad constante de v m/s y un cuerpo
B viaja con velocidad constante de ½ v m/s. El tiempo (en segundos) que requiere el
cuerpo B para recorrer X m si se supone que los dos cuerpos parten de un mismo lugar
(origen) sería:
A. Mayor que el tiempo que toma A en recorrer esa distancia
B. El doble de tiempo que A
C. El 50% de la velocidad de la velocidad de A
D. Aproximadamente igual
5. El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (M.R.U.A), como su nombre lo
indica posee una aceleración constante a lo largo de un intervalo de tiempo. La
aceleración es la razón entre el incremento de velocidad al intervalo de tiempo
correspondiente. Observamos ahora el comportamiento de una esfera que rueda por
un plano inclinado, midiendo la velocidad y el tiempo que gasta en bajar por el plano
inclinado:
t (s)
v(m/s)
1
4
2
8
3
12
4
16
5
20
Vemos entonces que la
velocidad varía directamente proporcional con el
tiempo para una esfera que rueda por una superficie inclinada. Si obtenemos la
pendiente de esta línea recta, obtendremos la aceleración que caracteriza este
movimiento en particular (ésta es 4 m/s2). De aquí podemos afirmar que la velocidad
se incrementa a una razón constante de 4 m/s cada segundo que transcurre. Para que
la aceleración de la esfera aumente es necesario:
A. Incrementar la pendiente de la superficie inclinada para que la aceleración aumente
B. Aumentar su masa
C. Restringir el coeficiente de rozamiento dinámico
D. Cambiar la superficie por otro material
6. La cantidad de movimiento es un concepto fundamental de la Física, la cual se
expresa como el producto entre la masa de un cuerpo y su velocidad. Un estudiante
va a determinar la cantidad de movimiento lineal de una bola. Para cumplir su
propósito debe tomar los siguientes datos:
A. Pesar la bola y cronometrar el tiempo que tarda en recorrer una distancia
conocida.
B. Medir el radio de la bola y cronometrar el tiempo que tarda en recorrer una
distancia conocida.
C. Medir la distancia que va a recorrer y cronometrar el tiempo que toma en realizar
esta distancia.
D. Medir la fuerza con que se lanza, y cronometrar el tiempo que tarda en recorrer
una distancia conocida.
7. La aceleración, como ya lo hemos estudiado, es el cambio de velocidad que
experimenta un cuerpo sobre un intervalo de tiempo. Esta será positiva si la velocidad
se incrementa y, negativa si disminuye (desaceleración). Para un automóvil que
aumenta su velocidad de 50 a 60 km/h, y una bicicleta que parte del reposo hasta 10
km/h en el mismo tiempo, las aceleraciones serán:
A. Equivalentes
B. Dependientes de la masa de los móviles
C. Iguales
D. Diferentes
8. Uno de los movimientos que observamos con más frecuencia es el de los cuerpos
que caen. Si dejamos caer un libro y una hoja de papel desde la misma altura;
observamos que el libro cae verticalmente y el papel cae mucho más despacio con
trayectoria irregular. Si arrugamos el papel y formamos un cuerpo compacto,
observamos que ambos caen verticalmente y casi al mismo tiempo. La diferencia en
los dos casos es originada porque:
A. La diferencia de peso entre el libro y la hoja de papel es grande
B. La fricción del aire circundante es mayor para la hoja de papel, puesto que ofrece
más área de contacto
C. Las fuerzas de gravedad y de fricción son diferentes para cada uno
D. Hay presencia de efectos de rozamiento con el aire para el primer caso
9. El movimiento de caída libre en la práctica existe cuando la resistencia del aire es
muy pequeña y no se tiene en cuenta su efecto. Todos los cuerpos en caída libre lo
hacen de igual manera y, por lo tanto, con la misma aceleración. A esta aceleración de
caída libre se le denomina aceleración debida a la gravedad y se denota por g = 9.8
m/s2. Una manera de calcular experimentalmente la aceleración gravitacional sería:
A. Dejar caer varios objetos al mismo tiempo desde el mismo lugar y medir el tiempo
que tardan en llegar al suelo
B. Calcular la pendiente de un gráfico de velocidad-tiempo para los objetos
C. Hacerlo en una cámara al vacío para evitar la fricción con el aire
D. Hacerlo con diferentes geometrías para las formas de los cuerpos
10. Despreciando la resistencia del aire, la experiencia muestra que los proyectiles en
caída libre están sometidos solamente a una aceleración vertical g dirigida hacia abajo.
Por lo tanto, la ordenada y de un proyectil tendrá un movimiento uniformemente
acelerado (g constante) mientras que la abscisa x (dirección horizontal) tendrá un
movimiento rectilíneo uniforme (no tiene aceleración en esa dirección). Es de esperar
según lo anterior que:
A. El proyectil recorra más distancia verticalmente que horizontalmente
B. Llega a una altura máxima cuando la componente vertical de la velocidad se hace
cero por efecto de la gravedad
C. El ángulo de lanzamiento o relación entre ambas componentes sea determinante en
el alcance y altura máxima lograda por el proyectil
D. La aceleración gravitacional es negativa cuando sube y positiva cuando baja
11. Después de una clase de física en la escuela de animales, el caballo se rehúsa a
continuar la marcha cuando es golpeado por el látigo del cochero. Ante la insistencia
del amo, el caballo cita en su defensa la tercera ley de Newton: “cuando yo hago
fuerza para tirar el coche, éste a su vez hace fuerza sobre mí con la misma magnitud
pero diferente sentido. Si pretendo aumentar la fuerza la reacción ejercida por el
coche aumenta en la misma magnitud. De esta forma es imposible poner al coche en
movimiento. En consecuencia lo mejor es que no me golpee, ya que físicamente no
puedo hacer absolutamente nada”.
En la práctica vemos que sí es posible tener al caballo y al coche con movimiento
acelerado, lo que nos haría preguntar ¿falla aquí la tercera ley de Newton? La
respuesta a esto sería porque:
A. El caballo no puede ejercer fuerzas sobre sí mismo
B. Las fuerzas de acción (caballo) y reacción (coche) no son fuerzas que se equilibren
C. Se necesita el rozamiento para que el sistema caballo-coche se ponga en
movimiento
D. Para que haya movimiento debe actuar una fuerza externa
11. La cantidad de movimiento de un cuerpo es el producto de su masa por su
velocidad. Esta es una cantidad vectorial que tiene la misma dirección de la velocidad
del objeto. De acuerdo con la primera ley de Newton, si sobre un cuerpo actúa una
fuerza neta, su velocidad es constante. Si consideramos un objeto aislado, entonces su
masa no puede cambiar. Si además su velocidad es constante, entonces también lo es
su cantidad de movimiento, el producto de su masa por su velocidad. En otras
palabras, si sobre un único cuerpo no actúa una fuerza neta, su cantidad de
movimiento no es constante, esto es, se conserva.
Supongamos que sobre una carretera un automóvil viaja a 60 km/h y se estrella una
con una tractomula cargada que va a la misma rapidez; de la cantidad de movimiento
podríamos decir que:
A. Es constante
B. La del automóvil se afectará más que la de la tractomula
C. Es igual a la de la tractomula
D. Se anula con el choque
13. La potencia es la tasa a la cual se realiza el trabajo, esto es, la potencia es la tasa a
la cual se transfiere la energía; dicho de otra manera, potencia es el trabajo dividido
por el tiempo empleado en realizarlo. Si un ascensor en un edificio sube hasta el
décimo piso en 25 s en lugar de los 20 s de siempre, entonces:
A. Hace más trabajo
B. La potencia se ha incrementado
C. La potencia disminuyó en un 20%
D. El trabajo es igual
Una palanca es, en general, una barra rígida que puede girar alrededor de un punto fijo
llamado punto de apoyo. El producto de la fuerza por su brazo es igual al producto de
la resistencia por su brazo. En la figura se muestra un cuerpo que se trata de levantar
utilizando una palanca. El punto A es el centro de rotación. Sobre el cuerpo actúan dos
momentos de fuerzas: uno que obstaculiza originado por el peso del cuerpo, y otro
que empuja originado por quien hace la fuerza. El peso que se quiere vencer se llama
resistencia (R). La fuerza aplicada para vencer la resistencia se denomina fuerza motriz.
La palanca se encontrará en el equilibrio cuando la suma de los momentos de la fuerza
F y de la resistencia R con respecto al punto A sea cero. Esto es
x r, lo cual representa la ley de la palanca. De la figura, para que haya equilibrio de
rotación en la palanca, sabiendo que R = 2F, entonces la distancia d debe ser:
A. d = 2r
B. d = ½ r
C. d = r2
D. d = r
Las preguntas 14 a 16 se responden de acuerdo a la figura de posición X [m] vs.
Tiempo t [s] entre dos corredores A y B, siendo P el punto donde se cruzan las rectas
que indican sus respectivos movimientos:
14. Según la situación ilustrada, podemos afirmar que:
A. El recorrido realizado por el corredor B en el punto P es mayor que el realizado por
el corredor A en el mismo punto.
B. La rapidez del corredor B es mayor que la rapidez del corredor A en el punto P.
C. La rapidez del corredor B es menor que la rapidez del corredor A en el punto P.
D. La rapidez del corredor B es igual que la rapidez del corredor A en el punto P.
15. Es cierto, durante el tiempo que nos representa la gráfica desde el instante inicial
hasta que llegan al punto P, que:
A. El recorrido realizado por el corredor B es mayor que el realizado por el corredor
A.
B. La rapidez del corredor B durante la prueba es mayor que la rapidez del corredor
A.
C. La rapidez del corredor B durante la prueba es menor que la rapidez del corredor
A.
D. La rapidez del corredor B es igual que la rapidez del corredor A.
16. La figura nos podría representar una de las siguientes situaciones:
A. Inicialmente, el corredor A que le lleva una ventaja al corredor B, se agota y lo
pasa el corredor B.
B. Inicialmente el corredor B que lleva una ventaja, se agota y lo pasa el corredor A.
C. Como toda prueba, ambos inician en el mismo punto.
D. El corredor A con toda seguridad que ganará.
Las preguntas 17 y 18 se basan en la figura:
17. Si A y B nos representan a dos personas en una parque, es cierto que:
A. A y B se están alejando cada vez más.
B. A y B se están acercando cada vez más.
C. A y B se están acercando, se cruzan en el punto P y se comienzan a alejar.
D. A y B se están acercando, se cruzan en el punto P y continúan juntos
18. Es falso, durante el tiempo que nos representa la gráfica, que:
A. El recorrido realizado por B es mayor que el realizado por A.
B. La rapidez de A es mayor que la rapidez de B.
C. La rapidez con que se acercan A y B es la suma de la rapidez de A y la rapidez de B.
D. La rapidez con que se alejan A y B es la suma entre la rapidez de B y la rapidez de
A.
19. Sabemos que un cuerpo permanece en equilibrio, es decir en reposo o con
velocidad constante, a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Un balón es
pateado y se mueve inicialmente con velocidad constante y luego de un cierto
recorrido se queda quieto. De este hecho se puede afirmar:
Al balón inicialmente en reposo se le aplicó una fuerza externa que lo hizo moverse
con velocidad constante, luego la ausencia de otra fuerza externa hizo que este
quedara de nuevo en reposo.
Al balón inicialmente en reposo se le aplicó una fuerza externa que lo hizo moverse
con velocidad constante, luego la presencia de otra fuerza externa hizo que este
quedara de nuevo en reposo.
El balón cumple con las condiciones de equilibrio, ya que inicialmente se encuentra
en reposo, luego lleva velocidad constante y queda luego en reposo, luego no hay
fuerzas externas sobre este.
El balón se encuentra en varias condiciones de equilibrio, ya que inicialmente se
encuentra en reposo, luego lleva velocidad constante y queda luego en reposo,
solamente hay una fuerza externa sobre este al ser pateado.
20. La cantidad de movimiento es un concepto fundamental de la Física, la cual se
expresa como el producto entre la masa de un cuerpo y su velocidad. Un estudiante
va a determinar la cantidad de movimiento lineal de una bola. Para cumplir su
propósito debe tomar los siguientes datos:
A. Pesar la bola y cronometrar el tiempo que tarda en recorrer una distancia
conocida.
B. Medir el radio de la bola y cronometrar el tiempo que tarda en recorrer una
distancia conocida.
C. Medir la distancia que va a recorrer y cronometrar el tiempo que toma en realizar
esta distancia.
D. Medir la fuerza con que se lanza, y cronometrar el tiempo que tarda en recorrer
una distancia conocida.
21. En un experimento, se une un cuerpo de masa conocida a un dinamómetro y se
desliza la masa por una superficie de tal manera que el dinamómetro indique la
misma fuerza F. Con los datos tomados se puede calcular:
A. La aceleración que toma el cuerpo.
B. La velocidad que adquiere el cuerpo.
C. El coeficiente de fricción estático de la superficie.
D. El coeficiente de fricción cinético de la superficie.
22. En una segunda prueba, se comienza a halar el cuerpo que se encuentra
inicialmente en reposo, incrementando lentamente la fuerza hasta que con una
fuerza F se pone en movimiento. Con los datos tomados se puede estimar:
A. La aceleración que toma el cuerpo.
B. La velocidad que adquiere el cuerpo.
C. El coeficiente de fricción estático de la superficie.
D. El coeficiente de fricción cinético de la superficie.
23. Un vehículo se encuentra detenido y averiado sobre una carretera plana. Dos
hombres comienzan a empujarlo, a los dos segundos la velocidad es de 1 m/s, a los 4
segundos es de 2 m/s
Se puede concluir que:
A. Los hombres realizan durante los primeros 4 segundos la misma fuerza.
B. Los hombres realizan durante los primeros 4 segundos una fuerza cada vez mayor.
C. Los hombres realizan durante los primeros 4 segundos una fuerza cada vez menor.
D. Los hombres realizan durante los primeros 2 segundos una fuerza y luego hasta los
4 segundos una fuerza del doble de la anterior.