Download Cuando utilizamos palabras como "universal" o "universalidad" nos

2do Año
“No se equivoca el pájaro que ensayando el
primer vuelo
cae al suelo.
Se equivoca aquel que
por temor a caerse
renuncia a volar permaneciendo en el nido”
Anónimo.
FÍSICA
2.009
Autor:
Jorge Miguel PERALTA
2
“Las Ciencias Naturales.
El modo de trabajar de los científicos.”
La Ciencia. Las Ciencias Naturales. El trabajo de los científicos: el trabajo científico y la actitud científica. Ejemplos
sencillos sobre cómo trabajan los científicos. EL MÉTODO CIENTÍFICO..
¿Qué es la ciencia? ¿Te lo haz preguntado alguna vez? ¿Es saber mucho? ¿Y por qué
Naturales? ¿Qué son las ciencias naturales? Y … ¡sigamos preguntando!: ¿Qué significa ser
científico? ¿Sos un científico?
En tu carpeta escribí tus respuestas ahora.
En el diccionario de la Real academia dice que ciencia es “conjunto conocimientos obtenidos
mediante la aplicación del método científico y del que se deducen principios y leyes generales”.
En mismo diccionario científico (del latín scientifĭcus) como adjetivo dice “perteneciente o relativo a la ciencia” o “Que se dedica a una o más ciencias”.
Si a este adjetivo lo indicamos para una persona, podemos decir que el científico o
científica es la persona que se dedica a hacer ciencia, es decir que obtiene los conocimientos
del universo material mediante la aplicación del método científico. Esto lo hace durante muchos años y a veces se comienza una investigación con un equipo de científicos y luego es
continuada por otros.
Además todo científico/ca emplea una serie de conjeturas, presentimientos y momentos de inspiración que complementan al método científico. Los problemas que enfrenta pueden
ser difíciles, y por lo tanto el camino o los caminos hacia una solución son frecuentemente lentos y a veces frustrantes. Hallar la solución requiere de creativa e inventiva con mucho trabajo y planificación.
EL METODO CIENTIFICO
Tanto las posibilidades como las limitaciones de la ciencia dependen de este método.
Como veremos, la mayor parte de las fases o pasos del método científico son procedimientos
vulgares empleados cada día por nosotros, que tomados en conjunto, constituyen este método,
que es la herramienta más poderosa inventada por el hombre para conocer y regular la naturaleza.
Definición: el método científico es un proceso que el investigador realiza en forma organizada
para encontrar respuestas a los problemas que plantea la Naturaleza.

Proceso: significa pasos, etapas o acciones sucesivas.

Investigador: es la persona o conjunto de personas que trabajan en equipo en esas etapas o pasos.

Forma organizada: se deben realizar cada uno de los pasos si saltear ninguno siguiendo
las reglas establecidas (un plan) al iniciar el proceso.
No hay un acuerdo entre los autores en relación a los pasos y el orden a seguir, pero
más o menos todos respetan las siguientes etapas en el Método Científico y qué abarca:
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2
Nº
1
2
3
4
5
E t a p a
Observación
Problema
Hipótesis
Predicciones
Diseño del Experimento
D e s c r i p c i ó n
Examinar un fenómeno o muestra. Incluye: Descripción y Análisis.
Planteo o enunciado que deberá resolverse.
Explicación Tentativa o probable del problema que requiere verificación.
Deducir las consecuencias que habría si la hipótesis se confirma.
Incluye la planificación, selección de las técnicas y la elección de investigadores hábiles en ellas.
Examinar cuidadosa y pacientemente cada
Análisis de los Datos
dato verificando su validez o no.
6
Rechazo de la Hipótesis
Generalizaciones
7
8
Conclusiones
Confirmación de
la Hipótesis
Principios
Leyes
La conclusión es la respuesta que el investigador da al problema. Que termina confirmando o rechazando la Hipótesis.
Cuando se confirma y se puede aplicar a
fenómenos semejantes, se Generaliza y se
pueden formular principios y Leyes, con
los que se elaboran las Teorías.
Explicación completa de un cierto orden
de hechos o fenómenos.
Teoría
El Proceso de medición.
Magnitudes y cantidades. Medición y estimación de longitudes, masas y tiempo. Prácticas con instrumentos sencillos:
reglas, cintas métricas, cronómetros y balanzas. Lecturas en distintas escalas: analógicas y digitales. Recolección de datos. Estimación de distintas cantidades.
En toda ciencia experimental es muy importante el poder medir. Para hacerlo necesitamos realizar un proceso que involucra:

La persona que mide.

El objeto a medir.

El Instrumento de medición
Medir es el proceso en el que se compara una cierta cantidad de materia con otra que
es patrón y que está grabada en el aparato o instrumento de medición. Por ejemplo una regla
tiene marcados los cm. y mm.
Medir es relacionar algo que no se conoce con algo conocido asignándole a esta relación
un número que expresa la cantidad de veces que el objeto conocido (unidad) entre en el objeto
desconocido (objeto a medir)
¿Qué medimos? Medimos una magnitud, que es una propiedad de la materia que puede
medirse.
En tiempos pasados se utilizaron como unidades de medida o patrones de medición por
ejemplo:

El brazo: desde el hombro hasta la punta del dedo anular del rey. Tenía el inconveniente que al morir el rey cambiaba el “tamaño” del brazo.

La brazada: que consistía en abrazar un cierta cantidad de materia. La picardía
hizo que a la hora de comprar usaban brazos grandes y a la hora de vender, brazos
cortos.
Y así hubo otras, hasta que se logró un acuerdo y se crearon ARBITRARIAMENTE los
sistemas de medición. En nuestro país se denomina SI.ME.L.A (Sistema Métrico Legal Argentino). Este sistema tiene un grupo reducido de Unidades Básicas en término de las cuales se
definen todas las otras a las que llamamos Unidades Derivadas.
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UNIDADES BÁSICAS:
NOMBRE DE LA UNIDAD
Metro
Kilogramo
Segundo
Ampere
CANTIDAD FÍSICA (DIMENSIÓN)
LONGITUD
SÍMBOLO PARA LA UNIDAD
m.
kg.
s.
MASA
TIEMPO
INTENSIDAD DE CORRIENTE
ELCTRICA
TEMPERATURA
Kelvin
Candela
Mol
A
K
cd.
mol.
INTENSIDAD LUMINOSA
CANTIDAD DE SUSTANCIA
A modo de información, la definición de una unidad básica es la siguiente:
El metro es la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante el lapso de 1/299 792 458 de segundo.
El kilogramo es la masa del prototipo internacional del kilogramo.
El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles de energía del estado fundamental del átomo de cesio 133.
UNIDADES DERIVADAS:
Nombre de
la Unidad
Dimensión (magnitud física)
Símbolo
Definición (fórmula): según unidades
básicas
Newton
Fuerza
N
Pascal
Presión
Pa
Joule
Energía
J
Watt
Potencia
W
Coulomb
Carga Eléctrica
C
A.s
Volt
Diferencia de Potencial
eléctrico
V
Ohm
Resistencia Eléctrica

Siemens
Conductancia Eléctrica
S
Faraday
Capacitancia Eléctrica
F
Hertz
Frecuencia
Hz
J
A.s
V
A
1

A
V
1
s
kg.m
s2
N
m2
kg.m 2
s2
J
s1
Cada unidad tiene definidos múltiplos y submúltiplos. En ciclos anteriores hemos visto
escalas de longitud, masa y tiempo como así también de superficie y volumen como las siguientes:
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4
Longitud
Masa
Tiempo
Superpie
Volumen
Capacidad
km
kg
hs
km2
km3
kl
hm
hg
min
hm2
hm3
hl
dam
dag
s.
dam2
dam3
dal
m
g
dm
dg
cm
cg
mm
Mg
m2
m3
l
dm2
dm3
dl
cm2
cm3
cl
mm2
mm3
ml
Trabajo PRÁCTICO Nº 1:
Ejercicio 1:
“MULTIPLOS Y SUBMULTIPLOS DE LAS UNIDADES”
LONGITUD:
km
0,25
hm
dam
m
dm
cm
mm
45
35
280.000
Ejercicio 2:
MASA:
kg
hg
1,15
dag
g
dg
cg
mg
35.000
23
7
Ejercicio 3:
TIEMPO:
Hs
40
min
s
500
1.000
8.000
Ejercicio 4: Un atleta recorre 25 m en una primera etapa. 2 Km en una segunda etapa y
5000 mm en la última. ¿Cuántos metros recorrió en total?
Ejercicio 5: una ama de casa compró 3.000.000 mg de criollos, 3 kg de pan en bollos, 8 hm
de lechuga y 0,0003 dam de carne. ¿Cuántos gramos en total carga en las bolsas?
Ejercicio 6: Si pesamos una revista obtenemos 0,00355 kg. Si la revista tiene 50 páginas,
¿Cuántos gramos pesan cada página?
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5
Ejercicio 7:
La luz recorre 300.000.000 m en un segundo. Cuántos km recorrerá en un año.
Ejercicio 8:
A cuántos minutos y segundos equivalen 7 hs?
Ejercicio 9: 3.000.000 s a cuántos min y hs equivale?
Ejercicio 10: ¿Cuál es más pesado 2 kg de hierro o 2000 g de plumas? Demuestre su respuesta.
Ejercicio 12:
Deberás inventar y resolver un ejercicio similar al Nº 9.
Ejercicio 13:
Deberás inventar y resolver un ejercicio similar al Nº 8
Ejercicio 14:
Deberás inventar y resolver un ejercicio similar al Nº 10.
Ejercicio 15:
Deberás inventar y resolver un ejercicio similar al Nº 7.
Ejercicio 16:
Deberás inventar y resolver un ejercicio similar al Nº 6.
Ejercicio 17:
Deberás inventar y resolver un ejercicio similar al Nº 4.
Ejercicio 18:
Deberás inventar y resolver otro ejercicio similar al Nº 4.
Ejercicio 19:
Cuál es la diferencia entre 3.000 K y 25.000 dam.
Ejercicio 20: Si multiplicamos 5 m por 10 metros. ¿Qué resultado nos da?
Ejercicio 21:
Y si sumamos 5 m por 10 metros. ¿Qué resultado nos da?
Ejercicio 22: Si dividimos 25 m por 5 m. ¿Qué resultado nos da?
oooooOOOoooo
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EL COSMOS
La creación del cosmos: el Big-Bang. Las Estrellas. Las Galaxias. ¿Qué son? Velocidad de la luz: día luz, año luz. Cómo se miden?. Sistema solar y
la Tierra. Movimientos de Traslación y rotación de la Tierra. Estaciones del año. Fuerza Gravitatoria
¿El Universo existió siempre? ¿Qué es? ¿Es lo mismo Universo que Cosmos? Son peguntas que nos hacemos apenas intentamos estudiar este tema.
El Universo es enorme, o nosotros demasiado pequeños. "Universo" (del latín universus),
se puede definir como el conjunto de todas las cosas creadas (o de las cosas que existen).
Cuando utilizamos palabras como "universal" o "universalidad" nos referimos a un hecho o idea que pertenece o se extiende a todo el mundo, a los países, a todos los tiempos.
Cuando hablamos del Universo astronómico parece más adecuado referirnos a él con la
palabra griega "Cosmos". Aunque en muchos diccionarios podemos encontrar exactamente las
mismas definiciones para ambos términos, hay una diferencia de matiz: "Cosmos" parece limitado a la materia y al espacio, mientras que el concepto de "Universo" incluye también la energía y el tiempo.
Al preguntarnos ¿qué es el Cosmos? O bien ¿De qué está hecho el Universo? La respuesta no es sencilla. Observemos el siguiente esquema:
En este esquema, leemos “Universo”, “Galaxias”, “Estrellas”, “Planetas”, en la rama superior. Luego en la rama inferior “supercuerdas”, “quarks”, “electrones”, “Protones”, “Átomos”,
“Moléculas” y en la unión de las dos ramas “VIDA” seguida de “Células”, “Organismos”, “Ecosistemas”. Nos referimos así, a lo que se denomina Niveles de Organización del Universo. Esto
es lo que el Universo tiene.
Si buscamos los conceptos y/o definiciones tenemos:
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Término
Concepto o definición.
Universo
Todo lo creado. Es el Cosmos.
Conjunto de gran tamaño constituido por estrellas, polvo interestelar, gases y partículas. La Vía Láctea es la galaxia a la que pertenece
el sistema solar en el que está incluida la Tierra.
Cuerpo celeste que emite energía luminosa, calorífica, etc., producida por reacciones termonucleares. Una estrella típica es el Sol.
Cuerpo sólido celeste que gira alrededor de una estrella y que se
hace visible por la luz que refleja. En particular los que giran alrededor del Sol: Tierra, Mercurio, Venus, el Sol, Marte, Júpiter y
Saturno.
La teoría de las supercuerda dice que; el universo esta formado por
una cuerdas. Estas cuerdas se mueven se expanden entonces vibran,
y, cuando vibran, crean resonancia o notas, lo que explicaría la razón
de que halla tantas partículas subatómicas que serian las diferentes
notas creadas por las vibraciones de las distintas cuerdas.
Tipo de partículas elementales, componentes de otras partículas
subatómicas, como el protón y el neutrón, y que no existen de manera aislada.
Partícula elemental más ligera (liviana) que forma parte de los átomos y que contiene la mínima carga posible de electricidad negativa.
Partícula subatómica con carga eléctrica positiva, que constituye el
núcleo de los átomos junto con los neutrones.
Menor porción de materia organizada.
Menor porción de una sustancia organizada y constituida por átomos.
No es fácil definirla. Por ej.: Espacio de tiempo que transcurre desde el nacimiento de un animal o un vegetal hasta su muerte; o que es
conjunto de actividades que establecen la conexión del organismo
vivo con el ambiente.
Busca otras.
Unidad anatómica y fisiológica más pequeña dotada de vida.
Conjunto de órganos, sistemas o aparatos, animal o vegetal, y de las
leyes por las que se rige.
Miembro indivisible de una población.
Conjunto de individuos de las mismas características o especie.
Conjunto de poblaciones que conforman un ecosistema.
Conjunto de formado por los factores bióticos (comunidad) y no
bióticos y el medio ambiente en el que están.-
Galaxia
Estrella
Planeta
Supercuerdas
Quarks
Electrón
Protón
Átomos
Moléculas
Vida
Célula
Organismo
Individuo
Población
Comunidad
Ecosistemas
Origen del Universo: EL BIG BANG
Para leer atentamente:
Durante casi todo el transcurso de la
historia de la Física y de la Astronomía modernas no hubo fundamentos adecuados, de observación y teóricos, sobre los cuales construir una
historia del Universo primitivo. Desde mediados
de la década del ‘60, todo esto ha cambiado.
Se ha difundido la aceptación de una
teoría sobre el Universo primitivo que los astrónomos suelen llamar “el modelo corriente”.
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Página 8
Es muy similar a lo que a veces se denomina la
teoría del Big Bang o “Gran explosión”, pero
complementada con indicaciones mucho más
específicas sobre el contenido del Universo.
Si escuchamos el silbato de un tren que
se aleja rápidamente, su silbido nos parecerá
más grave que si el tren estuviera quieto. El
sonido parece tener una mayor longitud de onda
cuando el tren se aleja. Esta situación corresponde al fenómeno señalado primeramente por
Johann Doppler en 1842. De la misma manera, la
luz de una fuente que se aleja es percibida como si tuviese una longitud mayor: si el color
original fuera naranja, la luz se percibiría más
rojiza. Esto se llama “corrimiento hacia el rojo”
y es una manifestación del efecto Doppler en
las ondas luminosas. Ciertos análisis de la luz
proveniente de estrellas y galaxias muestran
que, en la inmensa mayoría de los casos, hay un
corrimiento hacia el rojo. Esto puede explicarse
suponiendo un Universo en expansión en el que
cada galaxia se aleja de las otras; como si fuese
el resultado de algún género de explosión.
A mediados de los años ‘60, A. Penzias y
R. Wilson detectaron ondas de radio de longitudes cercanas a los 10 cm (microondas), procedentes del espacio exterior con una particularidad singular. La intensidad de estas señales era
la misma independientemente de la dirección en
que se situara la antena. Por lo tanto, no podían
ser adjudicadas a ninguna estrella, galaxia o
cuerpo estelar en particular. Estas microondas
parecían llenar todo el espacio y ser equivalentes a la radiación emitida por un cuerpo negro a
3K. Los astrofísicos teóricos comprendieron
que esta “radiación cósmica de fondo de microondas” era compatible con la suposición de que
en el pasado el Universo era muy denso y caliente.
En el comienzo hubo una explosión. No
como las que conocemos en la Tierra, que parten
de un centro definido y se expanden hasta
abarcar una parte más o menos grande del aire
circundante, sino una explosión que se produjo
simultáneamente en todas partes, llenando desde el comienzo todo el espacio y en la que cada
partícula de materia se alejó rápidamente de
toda otra partícula. “Todo el espacio”, en este
contexto, puede significar, o bien la totalidad
de un Universo infinito, o bien la totalidad de un
Universo finito que se curva sobre sí mismo
como la superficie de una esfera. Ninguna de
estas posibilidades es fácil de comprender,
pero esto no debe ser un obstáculo; en el UniFÍSICA_2
verso primitivo, importa poco que el espacio sea
finito o infinito.
Representación ilustrada del Big Bang.
Al cabo de un centésimo de segundo
aproximadamente, que es el momento más primitivo del que podemos hablar con cierta seguridad, la temperatura fue de unos cien mil millones de grados centígrados. Se trata de un
calor mucho mayor aún que el de la estrella más
caliente, tan grande, en verdad, que no pueden
mantenerse unidos los componentes de la materia ordinaria: moléculas, átomos, ni siquiera
núcleos de átomos. En cambio, la materia separada en esta explosión consistía en diversos
tipos de las llamadas partículas elementales,
que son el objeto de estudio de la moderna Física nuclear de altas energías.
Un tipo de partícula presente en gran
cantidad era el electrón, partícula con carga
negativa que fluye por los cables transportadores de corriente eléctrica y constituye las partes exteriores de todos los átomos y moléculas
del Universo actual.
Otro tipo de partículas que abundaban
en tiempos primitivos era el positrón, partícula
de carga positiva que tiene la misma masa que el
electrón. En el Universo actual, sólo se encuentran positrones en los laboratorios de altas
energías, en algunas especies de radiactividad y
en los fenómenos astronómicos violentos, como
los rayos cósmicos y las supernovas; pero en el
Universo primitivo el número de positrones era
casi exactamente igual al número de electrones.
Además de los electrones y los positrones, había cantidades similares de diversas
clases de neutrinos, fantasmales partículas que
carecen de masa y carga eléctrica. Finalmente,
el Universo estaba lleno de fotones de
luz. Estas partículas eran generadas continuamente a partir de la energía pura, y después de
una corta vida, eran aniquiladas nuevamente. Su
número, por lo tanto, no estaba prefijado, sino
que lo determinaba el balance entre los procesos de
creación y de aniquilamiento.
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9
De este balance, podemos inferir que
la densidad de esta “sopa cósmica”, a una temperatura de cien mil millones de grados, era
cuatro mil millones de veces mayor que la del
agua. Hubo también una pequeña contaminación
de partículas más pesadas, protones y neutrones, que en el mundo actual son los constituyentes de los núcleos atómicos.
Las proporciones eran más o menos de
un protón y un neutrón por cada mil millones de
electrones, positrones, neutrinos o fotones.
A medida que la explosión continuaba, la
temperatura fue disminuyendo, hasta llegar a
los treinta mil millones (3. 10 a la 10) de grados
centígrados después del decimoprimer segundo,
diez mil millones de grados después de un segundo y tres mil millones de grados después de
unos catorce segundos. Esta temperatura era
suficientemente baja como para que los electrones y positrones comenzaran a aniquilarse
más rápidamente de lo que podían ser recreados
a partir de fotones y los neutrinos. La energía
liberada en este aniquilamiento de materia hizo
disminuir temporalmente la velocidad a la que se
enfriaba el Universo, pero la temperatura continua disminuyendo, para llegar a los 1000 millones de grados al final de los tres primeros minutos.
Esta temperatura fue entonces suficiente para que los protones y neutrones empezaran a formar núcleos complejos, comenzando
con el núcleo del hidrógeno pesado (o deuterio),
que consiste en un protón y un neutrón. La densidad era aún bastante elevada (un poco menor
que la del agua), de modo que estos núcleos
ligeros pudieron unirse rápidamente en el núcleo más estable del helio, que consiste en dos
protones y dos neutrones.
Al final de los tres primeros minutos, el
Universo contenía principalmente luz, neutrinos
y antineutrinos. Había también una pequeña
cantidad de material nuclear, formado ahora
por un 73% de hidrógeno y un 27% de helio,
aproximadamente, y por un número igualmente
pequeño de electrones que habían quedado de la
época del aniquilamiento entre electrones y
positrones.
Esta materia siguió separándose y se
volvió cada vez más fría y menos densa.
Mucho más tarde, después de algunos
cientos de miles de años, se enfrió lo suficiente
como para que los electrones se unieran a los
núcleos para formar átomos de hidrógeno y de
helio. El gas resultante, bajo la influencia de la
gravitación, comenzaría a formar agrupamientos
que finalmente se condensarían para constituir
las galaxias y las estrellas del Universo actual.
Pero los ingredientes con los que empezarían su vida las estrellas serian exactamente
los preparados en los tres primeros minutos.
Después de leer atentamente está
lectura cuya fuente es de origen variado,
podemos intentar algunas cuestiones.
“PREGUNTERO”
para investigar
1. ¿Comprendo la dimensión de lo que
estamos hablando?
2. ¿Logro comprender la gran diferencia dimensional que hay entre un
átomo y una estrella como el sol? Lo
explico haciendo números.
3. Intenta escribir en números los que
menciona el texto.
4. Dibuja en la carpeta (lo puedes calcar) el sistema solar.
5. Confeccionar un cuadro marcando
las medidas más importantes de los
planetas y compararlos con el sol diciendo cuantas veces mayores o menos que él son.
6. ¿Qué es la vida?
7. ¿Qué es la Vía Láctea?
8. Explica con tus palabras brevemente
qué es le Big Bang?
9. Cuál es tu opinión ahora después de
estudiar sobre el Universo y Cosmos? Explica brevemente.
000oooooo000
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ESTÁTICA
Qué es la Estática. Fuerza. Concepto. Representación de una fuerza: el vector fuerza y sus elementos. Tipos de fuerzas: Gravitatoria, Empuje, Reacción, Roce, Eléctrica, Magnética. Ley de gravitación Universal. Fuerza de gravead. Aceleración de la gravedad.
Peso de los cuerpos. Presión. Presión Atmosférica.
Estática es la rama de la Física que estudia las condiciones necesarias para que un
cuerpo sobre el que actúa una fuerza o un sistema de fuerzas, quede en equilibrio.
Un cuerpo está en equilibrio cuando se halla en reposo a se mueve con movimiento rectilíneo uniforme (MRU). Este movimiento se caracteriza por que no hay aceleración, lo que
significa que la velocidad es SIEMPRE la misma: es constante.
Fuerza es toda acción que modifica el equilibrio de un cuerpo, es decir, que si el cuerpo
se halla en reposo hace que se mueva o si está con MRU se detenga.
Existen dos tipos de magnitudes:
Magnitudes
Escalares
Quedan determinadas
.por
Vectoriales
Se representan por medio de un vector. Tienen cuatro (4)
características a saber:
Traste
 Punto de Aplicación
Flecha
 Sentido
Recta
 Dirección
una cifra (número o cantidad)
y
Tamaño
una unidad de medida.
Ejemplos:
2 Kg de criollos,
2 litros de agua,
3 metros de tela,
etc.
 intensidad ó módulo
Punto de Aplicación: lugar donde se aplica el vector. En el gráfico
el traste del vector.
Dirección: es la recta de acción en la que se mueve el vector.
Sentido: en la dirección (recta) hay dos sentidos que se representan con la flecha.
Módulo o Intensidad: Tamaño ó grandor del vector.
Hay distintos tipos de fuerza que debemos identificar y definir.
Fuerza de contacto: Es la que actúa siempre cuando dos cuerpos están en contacto (se tocan). Se caracterizan por tener la misma dirección y sentido contrario:
Cuerpo 1
A
Cuerpo 2
F2
F1
En este esquema, las fuerzas F1 y F2 tienen:
 la misma dirección (recta marcada con líneas de guiones),
 distinto sentido (flechas que indican a la izquierda y a la derecha),
 Mismo punto de aplicación (indicado con la letra A).
 Distinta intensidad.
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Fuerza Normal (Fn) es la fuerza de contacto y reacción de una superficie sobre un cuerpo que
está apoyado en ella. La Fn es siempre perpendicular a la superficie de contacto.
Fn
Fn
Fn
Fuerza de rozamiento (Fr): Es la fuerza que se manifiesta cuando dos cuerpos en contacto se
mueven uno con respecto del otro. La Fr siempre se opone al movimiento. Por lo general se
determina un coeficiente de rozamiento llamado “mu” (letra griega  ) que multiplicado a la
fuerza normal de un cuerpo nos da un valor de la Fr.
F
Fr
La Fuerza F tiende a que el cuerpo se mueva. Oponiéndose al movimiento está Fr.
Fuerza electrostática (q): Es la fuerza de atracción o de repulsión que se da entre dos cargas
eléctricas llamadas “q”.
. q1
+
+
q2
-
Fuerzas
Eléctricas de igual signo se repelen.
q1
q2
+
Fuerzas Eléctricas
De distinto signo se atraen.
Fuerza centrípeta/centrifuga (Fc): Son las fuerzas que se equilibran en un movimiento circular. Por ejemplo cuando hacemos girar una piedra alrededor de nuestro cuerpo unida a una
cuerda.
Desde el centro “sale” la fuerzas Centrifuga. Opuesta a ella “entra” la Fuerzas centrípeta.
Fuerza nuclear (p+): Es la fuerza eléctrica positiva que ejerce el núcleo de un átomo.
Fuerza Nuclear
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Fuerza resultante (R) : Es la fuerzas que se obtiene a partir de la suma vectorial de todas
las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y que las reemplaza:
F1
R
F1
F2
F2
Dos Fuerzas actúan sobre un cuerpo
Las dos fuerzas (línea punteadas) se
suman vectorialmente y se obtiene
la R que las reemplaza
Fuerza magnética (Fm): Es la fuerza que actúa sobre una carga eléctrica en movimiento en
una región del espacio donde hay un campo magnético.
Fuerza de gravedad (G): Fuerzas que ejerce la Tierra sobre todos los cuerpos próximos a
ella. Es la manifestación o expresión local de una fuerzas de alcance mucho más universal: la
gravitación debida a la masa de los cuerpos. Una de sus características mas utilizada en nuestro curso será la aceleración de la gravitatoria a la que indicamos con la letra g y cuyo valor
aproximado es de 9,8 m por segundo al cuadrado ( g  9,8
m
)
s2
Fuerza Peso (P): Fuerza con la que un cuerpo atrae a otro. Por ej. La fuerza Peso con que la
Tierra atrae a los cuerpos puede obtenerse así:
P  m.g
sustituyendo a g por su valor tenemos que P  m.9,8
m
s2
LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL
La ley de la gravitación universal fue postulada por Isaac Newton quién estableció que:
La fuerza de atracción entre dos masas M1 y M2 separadas por una distancia d es directamente proporcional al producto (multiplicación) de sus masas e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia que las separa.
Queda resumida en la fórmula matemática siguiente:
F
G  M1  M2
u
d2
Donde
N  m2
Kg2

G es la constante de gravitación universal cuyo valor es de G  6,67  10



M1 y M2 las masas..d: distancia al cuadrado.
.u: vector unitario que tiene como dirección la recta que une el centro de cada una de las
masas.
-11
¿Cuál será la fuerza de atracción gravitatoria entre dos personas?
FÍSICA_2
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Para determinarla, supongamos que las masas de las personas en cuestión son de 65 y
80 Kg respectivamente y que se hallan separadas por un metro de distancia. Para resolver este problema utilizamos la fórmula:
F
G  M1  M2
u
d2
Sustituyendo numéricamente las letras se obtiene:
G  M1  M2
F
u 
d2
6,67  10
-11
N  m2
 65 Kg  80 Kg
Kg2
 3,4  10 7 N
2
(1 m)
El último número está expresado en notación científica. Pasándolo a decimal tenemos :
0,00000034 N
Lo que nos demuestra que la F de atracción entre dos personas es muy pequeña y de
efectos despreciables (descartables). Por ese motivo en nuestra vida cotidiana no se notan los
efectos de la interacción gravitatoria salvo cuando una de las masas es muy grande.
PRESIÓN. PRESIÓN ATMOSFÉRICA
En el libro de Física I de Maiztegui-Sabato, estos autores preguntan:
 ¿Por qué los clavos se clavan de punta y no de cabeza?
Tu Respuesta es: ……………………………………………………………………………………………..………………………….….
………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………..…..….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………
 ¿Por qué se afila un cuchillo para que corte?
Tu respuesta es:…………..……………………………………………………………………….…………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………
 ¿Por qué usamos raquetas o esquís par andar sobre la nieve?
Tu Respuesta es:……………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………
 ¿Por qué cosemos con agujas finas y puntudas?
Tu respuesta es:…………………………………….…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………
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14
A pesar de su disparidad, hay en todas estas preguntas algo en común. Se podría responder a todas diciendo: porque el efecto que produce una misma fuerza depende de la superficie sobre la cual se la aplica.
En física esto se denomina PRESIÓN, y su definición y fórmula matemática es:
Se llama presión (p) ejercida por una fuerza sobre una superficie, al cociente (división) entre
la intensidad de la fuerzas (F) y la superficie (S):
p
F
S
Si la Fuerza se mide en Newton (N) y la Superficie en m2 Entonces tenemos
que la presión se mide en
N
que llamamos PASCAL (Pa).m2
Otras unidades de medición de la presión son la atmósfera (atm), milímetros de mercurio (mmHg). La equivalencia entre ellas es la siguiente:
1 atm  760mmHg
1mmHg  133,28Pa
La presión atmosférica es la fuerza que ejerce el aire de la atmósfera por unidad de
superficie. El valor es de 1 atm equivalente a 760 mmHg o a 101.300 Pa.
TRABAJO PRÁCTICO
24. De la fórmula de presión, despeje matemáticamente la Superficie.
25. De la fórmula de presión, despeje matemáticamente la Fuerza.
26. Buscar la masa del Sol y la masa de la Tierra y luego calcular la atracción gravitatoria
que hay entre ellos.
27. ¿Que presión ejerce un clavo de 2 mm2 de superficie si ejerce una Fuerza de 30 N?
Expresar en Pa.
28. ¿Calcule la presión que ejerce un libro de superficie 0,50 m2 sobre una mesa si su Peso
es de 10N?
29. ¿Qué peso tendrá un cajón que ejerce sobre el piso una presión de 10.000 Pa apoyado
sobre su base de 2 m2?
30. Un cuerpo que pesa 1.000N ejerce una presión de 50Pa. Calcule la superficie donde está apoyado.
31. La balanza nos da la masa de un cuerpo. Vulgarmente a esto le llamamos erróneamente
“peso”. Calcule correctamente su peso.
32. Mida de alguna manera la superficie de su cabeza y utilizando como Fuerza su peso,
calcule la presión que habría sobre su cabeza en el caso de la apoyara en el suelo y soportara todo el peso.
33. Su decimos que una presión es de 3.000 Pa, a cuántos mmHG equivale y a cuántas atm?
OOO0oooOOOO
FÍSICA_2
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15
SISTEMAS DE FUERZA
Concepto. Resultante y equilibrante. Sistemas en equilibrio. Sistema de fuerza colineal, Paralelo y concurrente de igual y
de distinto sentido.
Un sistema de fuerzas es un conjunto de fuerzas que actúan sobre u n cuerpo o sistema de cuerpos. El sistema más simple es el constituido por dos fuerzas.
Podemos clasificar a estos sistemas de la siguiente manera:
Sistema de fuerzas
Con la misma dirección
Con distinta Dirección
Colineales
Paralelas
Concurrentes.
Para dibujar un sistema de fuerzas utilizamos lo que denominamos un modelo a escala.
Escala es una relación de medidas entre las que son de la realidad u objeto y las que le corresponden al papel. Las más usadas son 1/100, 1/50,1/25. A este modelo a escala también se
lo llama Representación gráfica .
La Representación Analítica significa expresar el Sistema de Fuerzas en forma y lenguaje matemático utilizando ecuaciones y los métodos de sustitución e igualación con ellas
relacionados.
Para simplificar un objeto o cuerpo sobre el que actúa un sistema de fuerzas se confecciona un Diagrama de cuerpo aislado, que es una representación gráfica a escala de una
situación problemática donde al cuerpo se lo representa con un punto por el cual pasan las
direcciones de las fuerzas que componen dicho sistema y que como magnitud vectorial se las
grafica con un vector.
Sistema de Fuerzas Colineal (S.F.C.):
En este sistema las fuerzas tienen la misma dirección pero pueden tener distinto sentido. La Resultante se puede obtener sumando las Fuerzas dadas, dándole un signo a cada una.
Convencionalmente en este apunte será: hacia la izquierda o hacia abajo negativo y a la
derecha o hacia arriba positivo.
a) S.F.C. de igual sentido:
 Dadas los F1 y F2 según este esquema:
F1

F2
para hallar la resultante R, dibujamos F1 y a continuación F2.
F1
F2
R
La R debe ir sobre la misma recta en la que están las F. Para mayor claridad la dibujamos
debajo señalando el desplazamiento con líneas de punto.
Analíticamente se suman las intensidades: R = F1 + F2
FÍSICA_2
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16
b) S.F.C. de distinto sentido:
 Dadas los F1 y F2 según este esquema:
F1

F2
para hallar la resultante R, dibujamos F1 y a continuación F2.
F2
R
F1
La R debe ir desde la flecha de F1 al traste de F2.
Analíticamente se suman las intensidades: R = F1 - F2
Ejercicios: (Use una escala de1/50) determine gráfica y Analíticamente:
34. Hallar la R de un S.F. Colineal de igual sentido y cuyas intensidades son F1 =
100N, F2 = 200N y F3 = 300N.
35. Si F1 = 300N, F2 = 450N y F3 = 700N que comparten la misma dirección, halle la
R si son de igual sentido.
36. Determinar la medida de la R de dos fuerzas que tienen la misma dirección pero
son de sentido contrarios, y sus intensidades son: F3 = +100N y F4 = -600N.
37. Utilizando los mismos datos del problema a) halle la R si F1 y F2 son de igual
sentido (positivas) y F3 es de sentido contrario a las otras dos (negativa).
Sistema de Fuerzas Paralelas: las direcciones de las F son paralelas.
a) con igual sentido: la resultante se ubica entre las dos fuerzas del lado de la mayor, es paralela, tiene el mismo punto de aplicación, la intensidad es igual a la suma de las fuerzas dadas
y su sentido igual al de las F dadas.
Gráficamente, necesitamos determinar una escala para las Fuerzas y otra para las distancias:
d
.d1
.F1
.’F2
.R
.d2
.F2
.’F1
d: distancia entre fuerzas. d1 = distancia de F2 a la R.
d2 = distancia F2 a la R. ‘F2 y F1 fuerzas auxiliares
d  d1  d2
1. Dibujo una recta horizontal y establezco
una escala.
2. dibujo a escala las Fuerzas con su punto de
aplicación sobre la rectas y respetando las
distancias entre ellas.
3. A continuación de F1 trazo F2’.
4. A continuación de F2 trazo F1’.
5. Trazo una línea de puntos que una el extremo de F1 con el Extremo de F1’ y otra F2
con F2’.
6. Donde se cortan las dos líneas de punto, pasa la dirección de la resultante.
7. Finalmente trazamos la resultante son punto de aplicación en la recta horizontal.
FÍSICA_2
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b) de distinto sentido: la R se ubica fuera de las dos rectas del lado de la mayor, es paralela,
con el sentido de la fuerza mayor, igual punto de aplicación y la intensidad es la resta de las
dadas. Analíticamente la fórmula es la misma a la anterior. Gráficamente:
F1
F1’
d1
1. Trazamos una recta horizontal
2. Trazamos a escala las fuerzas, teniendo en cuenta que la F1 va hacia arriba.
3. A continuación de la F2 trazamos F1’
con el mismo sentido. Y desde el punto
de aplicación de la F1 trazamos F2.
4. Luego con un línea de puntos unimos el
extremo de F2’ con el de F1’, hasta que
corte a la recta horizontal. En ese punto pasa la dirección de R.
5. Dibujamos la R con el sentido de la mayor.
d2
d
F2
R
F2’
Observar que:
. d1 es más grande que d. . d2 es menor que d1.
. la R tiene el sentido de la F2 que es la F mayor.
d  d1  d 2
Usando la siguiente escala: 1cuadrito=20N y 1cuadrito=10 cm, regla y mucha prolijidad, Halle
la R de estos sistemas:
Ejercicios:
38. SFP del mismo sentido F1= 140N y F2=80 N y la d = 90cm.39. Idem anterior para F1=100N y F2 200N y la d=120 cm.40. Idem que el ejer. 38 pero las fuerzas son de distinto sentido.
41. Idem que el ejer. 39 pero las fuerzas son de distinto sentido.
42. F1=100N, F2=200N paralelas de igual sentido con d= 70 cm y F3=140 N separada de F2
por 100 cm. Hallar módulo y dirección de la resultante del sistema de fuerzas.
Sistema de Fuerzas Concurrentes:
la direcciones de las F se cortan en un punto.
R
F1
F2
El método gráfico para hallar la R se conoce como el Método del Paralelogramo.-
FÍSICA_2
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18
MÁQUINAS SIMPLES
Conceptos de máquina y mecanismos. La palanca. Géneros de Palanca. La polea. Aparejo potencial y factorial. Combinaciones. Plano inclinado. El torno. Resolución de situaciones problemáticas.
Máquina es todo dispositivo para efectuar trabajo aplicando fuerzas. Esos dispositivos
o mecanismos son el conjunto de las partes de una máquina en su disposición adecuada para
lograr por ejemplo:
 Cambiar la dirección de una fuerza. (Polea fija)
 Cambiar el sentido de una fuerza. (Polea Fija)
 Cambiar la Intensidad o módulo de una fuerza. (poleas móviles, aparejos, palanca)
 Cambiar las tres dimensiones a la vez. (combinaciones de poleas fijas, móviles y palancas).
LA PALANCA.
Palanca es un mecanismo que consta de una barra rígida que puede girar alrededor de
un punto de un apoyo y sobre la cuál actúan dos fuerzas: la potencia (P) y la resistencia (Q).
Según la ubicación de estos puntos distinguimos tres GÉNEROS DE PALANCA:
a.) Primer género: El punto de apoyo se encuentra ubicado entre la Q y la P.
P
Q
.
Bp
Bq
P.Bp = Q.Bq
b.) Segundo género: La Q se encuentra situada entre el Punto de apoyo y P.Q
P
Bq
Bp
c.) Tercer género: La P se encuentra situada entre el Punto de apoyo y Q.P
Q
Bp
Bq
Ejercicio 43) Buscar 5 ejemplos de cada una de las palancas y escribirlos en la carpeta con
esquemas, copias o fotocopias.
FÍSICA_2
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LA POLEA.
Es un mecanismo que consta de una rueda o disco de madera o metal con
su periferia acanalada por donde puede adaptarse una soga o cadena que, al desplazarse, la hace girar alrededor de su eje que se encuentra en su centro.
P
Q
Vista Lateral
Vista Frontal
Existen dos tipos de poleas:
 La Polea Fija.
 La Polea Móvil.
Polea Fija: Es aquella polea que al desplazamiento de la soga o cadena gira sin quie ella se
desplace. Es el caso de las llamadas roldanas. Por ej,. La “rueda” para levanta agua de un pozo. Este tipo de polea está en equilibrio cuando la P = Q. Como característica decimos que:
 No hay ahorro de fuerza. No cambia la intensidad.
 Facilita el trabajo de levantar Q, cambiando la dirección y sentido de las fuerzas.
Polea móvil: La polea se mueve simultáneamente cuando se deslizas la soga o cadena por
su canaleta periférica. Decimos que esta polea se halla en equilibrio cuando la P es igual a la
mitad de Q. Como conclusión tenemos que:
 Con la polea móvil se gana fuerza y también comodidad.
 Generalmente se la combina con una polea fija.
FÍSICA_2
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APAREJOS
Una de las aplicaciones más importantes, ingeniosa y útil de las poleas, es incluirlas como partes de un aparejo. Este es un conjunto o combinación de poleas tanto móviles como fijas, que logran un buen rendimiento del aparato, haciendo que el hombre realice menos potencia para alzar y vencer pesos o resistencias con menor esfuerzo.
Como podemos ver en las imágenes siguientes, hay dos tipos de aparejos:
APAREJO POTENCIAL
APAREJO FACTORIAL
Figura bajada de Internet
Figura bajada de Internet
Q es resistencia y P Potencia.
Q es resistencia y P Potencia.
Si n es el número de poleas móviles se verifica que:
P
Q
2n
Si n es el número de poleas móviles se verifica que:
P
Q
2.n
El torno:
Un cilindro móvil alrededor de un eje, bajo la acción de una fuerza o potencia aplicada a
una manivela situada en su extremo y con una soga arrollada de la que cuelga o pende un peso,
constituye un mecanismo llamado torno.
P  Q.
r
R
.r es el radio del cilindro del torno.
R es el brazo de la manivela.
FÍSICA_2
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MOVIMIENTO Y ENERGÍA
Qué es movimiento. Trayectoria, desplazamiento y velocidad. Gráficas. Qué es la energía. Energía mecánica. Energía potencial y
cinética. Usos diarios. Resolución de situaciones problemáticas elementales.
______________________________________________________________C I N E M Á T I C A:
¿Qué es la Cinemática?
Es la parte de la Física que comprende el estudio del movimiento sin considerar las causas que lo producen.
 ¿Qué es Movimiento?
Movimiento es el Estado de los
cuerpos mientras cambian de lugar o de
posición en el transcurso del tiempo.
 ¿Qué o Quién se mueve?
Se mueven los cuerpos.
 ¿Cómo se que se mueven?
Por que con respecto a un punto de
referencia, dicho cuerpo se aleja o
se acerca, sube o baja, gira o no gira, vibra o no vibra. Todo movimiento decimos que es relativo.
¿Quién sabe o puede determinar si los cuerpos se mueven?
Una persona que llamaremos Observador. Éste para determinar si un
cuerpo se mueve debe elegir un punto de referencia y un punto de partida u origen.

Para facilitar el estudio, consideramos que el cuerpo es una partícula:
esto significa que es punto, ya que
en Cinemática, no interesa la masa,
ni peso, ni color, ni longitudes del
cuerpo. Vamos a “ver” que un punto
se mueve.
Posición: es la ubicación relativa de un cuerpo u objeto (partícula) en el espacio, a un
sistema de referencia. Usaremos como sistema de referencia el Eje cartesiano ortogonal XY.
Conociendo las coordenadas de un par ordenado podemos
ubicar un punto en cualquiera de los cuadrantes. Por ej. Si
tenemos el par ordenado (2;1) leemos ”dos por el eje X y 1
por eje Y” .
Podemos definir que posición de un cuerpo es el vector
trazado desde el centro de origen de origen (0;0) y el punto (según sus coordenadas).
Y+
X-
X+
Desplazamiento: se define como el cambio de posición de
una partícula en el espacio (para indicar cambios o diferencias finitas de cualquier variable en física se usa el símbolo
delta, Δ).
-
Y
Fig. c_1
El desplazamiento del cuerpo entre dos puntos es el vector diferencia entre dos posiciones: la inicial y la final.
O
P


vy
a) en una dirección
v

vx
Fig. c_2
b) en dos direcciones
FÍSICA_2
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Trayectoria: es la curva o recta geométrica que describe una partícula en movimiento en el
espacio. Se puede representar por una ecuación. No es una magnitud vectorial. Es una magnitud escalar. Es sinónimo de distancia recorrida o longitud de la trayectoria.
P
Fig. c_3
Podemos decir que la posición es el “punto” donde se halla el cuerpo en un determinado
momento, el desplazamiento es el “cambio” de posición y trayectoria es la “forma” en que cambió de posición.
Cuando la trayectoria es rectilínea y se orienta en una sola dirección, trayectoria y
desplazamiento numéricamente coinciden, pero en el caso de que ésta sea curva, sus valores
son diferentes.
Finalmente, recordemos que el desplazamiento es una cantidad vectorial y la distancia
recorrida (trayectoria) es escalar.
_________________________________MOVIMIENTO EN UNA DIMENSION
Una persona se desplaza en línea recta desde el punto A hasta el punto B y luego vuelve
hasta el punto C. ¿Qué distancia recorrió? ¿Cuánto se desplazó? ¿Cuál es la rapidez promedio?
Y Cuál es la velocidad promedio? Todo en 210 segundos.
Con las herramientas vistas hasta ahora podemos primero, realizar un esquema o diagrama
de la situación de la siguiente manera:
x1
A
B
x
x2
C
Respuestas:
¿Qué distancia recorrió?
d  x1  x2  300m  100m  400m
¿Cuánto se desplazó?
x  200m Diferencia entre posición final e inicial.
¿Cuál es la rapidez promedio?
rapidez promedio 
dis tan cia recorrida d 400m
m


 1,90
tiempo total
t
210s
s
¿Cuál es la velocidad promedio?
desplazami ento x 200m
m


 0,952
tiempo total
t
210s
s
FÍSICA_2
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23
Si consideramos tiempos cada vez más pequeños tenemos los conceptos de rapidez y velocidad instantáneos.
ración.
Si la velocidad cambia entonces debemos considerar otro concepto que es el de acele-
m
m
acelaracio n  a 
 s  2
s
t f  ti
s
1
_
v f  vi
Teniendo en cuenta que la velocidad es una cantidad vectorial , tiene intensidad, dirección y sentido, por lo que el cuerpo al variar algunas de ellas tendera aceleración si:
Cambia la rapidez
Cambia la relación de la velocidad
Ambas cosas cambian.
Finalmente diremos que: Tanto el desplazamiento, como la velocidad o la aceleración,
son magnitudes vectoriales; es decir que hay que precisar una dirección, intensidad y sentido
para especificarlas en forma completa.
Actividad:
1
2
Una persona camina en línea recta 225m y luego vuelve sobre sus pasos 47,3 m. A)¿Qué
distancia recorrió? B)¿Cuál ha sido su desplazamiento respecto a la posición inicial?
Un móvil parte de un punto que se encuentra a -30 m del origen. Se dirige en línea recta
hasta llegar a 270 m después del origen y retrocede 70 m. Luego de unos instantes
reanuda la marcha hasta llegar a -20m y regresa al origen de referencia donde finaliza su
viaje. El tiempo total fue de 45 segundos. Calcule Desplazamiento y Recorrido.
_______________________________MOVIMIENTOS
M.C.U.
Vamos a considerar el M.R.U., M.R.U.V., CAIDA LIBRE Y TIRO VERTICAL. Luego el
Movimiento
Fórmulas
M.R.U.:
Leyes:
- Trayectoria rectilínea (recta).
- Velocidad constante.
- Espacio recorrido proporcional al tiempo.
d  di  v  t
Claves
d : Espacio recorrido o posición del móvil.
d i : Espacio inicial.
v : velocidad.
t : tiempo.
Gráficos:
v : [m/s]
d : [m]
di :
t : [s]
t : [s]
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24
Movimiento
Fórmulas
M.R.U.V.:
Leyes:
- trayectoria en línea recta.
- Aceleración constante.
- Espacio recorrido proporcional al tiempo al cuadrado.
d  d i  vi  t 
a
v f  vi
t
Claves
1
d : Espacio recorrido o posición del
a t2
móvil.
2
d i : Espacio inicial.
v f 2  vi 2  2  a  d
vi : velocidad inicial
v f : velocidad final
t : tiempo.
tiempo
a : aceleración
t : variación de
Gráficos:
+
a : [m/s2]
vf :
[m/s]
t : [s]
t : [s]
d : [m]
t : [s]
Fórmulas
CAIDA LIBRE
Leyes:
- Aceleración constante.
- vi : es cero.
- v f : no es cero, se considera
1
 g t2
2
H
g
vf
Claves
H : Altura.
vi : velocidad inicial
v f : velocidad final
t
tiempo.
t:
2
un instante antes del choque
g
:
aceleración
de la gravedad: 9,8
v f  2 g d
2
2
con el suelo.
m/s (10m/s )
Gráficos: son idénticos al MRUV.
TIRO VERTICAL
Fórmulas
Claves
Leyes:
1
H : Altura. (altura máxima)
H max  vi  t    g   t 2
- Aceleración constante.
vi : velocidad inicial
2
- vi : es Distinta de cero
 vi
v f : velocidad final
g
siempre.
t
tiempo.
t:
- v f : es siempre cero
2
g : aceleración de la gravedad:
 vi   2   g   d
9,8 m/s2 (10m/s2)
Gráficos:
 
son idénticos al M.R.U.V.
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Recorte cada ejercicio, péguelo en su carpeta y demuestre si la respuesta es correcta.
Ejer
Si un automóvil se mueve con velocidad constante100
Mru1
Respuesta
Enunciados M.R.U.
m
; dobla a la misma
s
3 veces
velocidad y nuevamente dobla sin cambiar la velocidad. ¿Cuántas veces cambió
de velocidad? Explique.
Mru2
La velocidad del sonido en el aire se estima en 340m/s. Expresarla en Km/h.
Graficar (V,t)
Un atleta corre los 100 m llanos en 10,4 s ¿Cuál es su velocidad? Graficar (d,,t) y
(V,t).
9,6m/s
Mru3
Calcular la distancia recorrida por un auto que se desplazó a una velocidad constante de 54 Km/h, durante un t= 30 min. Graficar (d-t).
27m
Mru4
Mru5
¿Cuál es el tiempo empleado por un móvil que se desplaza a razón de 75 Km/h
para cubrir una distancia de 25 Km? Graficar (d,t) y (V,t)
Mru6
Haga el grafico V-t para un auto que se desplaza a razón de 50 Km/h durante un
tiempo de 3 h. Calcule distancia recorrida en 20 h.
¿Cuál será la distancia que un móvil recorrerá en 20 s si su velocidad es de 25
m/s?
500m
Mru7
Mru8
¿Qué velocidad debe alcanzar un auto para recorrer 20 m en 3 min?
6,67 m/min
2,8 h
Ejer
Enunciados M.R.U.V.
Respuesta
Mruv1
Un móvil parte del reposo con aceleración constante y logra alcanzar en 30 s una
velocidad de 588 m/s. Calcular: a) Aceleración. b) ¿Qué espacio recorrió?.
a) 19,6 m/s2
b) 8820 m
Mruv2
Un móvil se desplaza a 20 m/s constante. Aplica los frenos durante 25 s hasta
detenerse. Calcular: ¿Qué desaceleración produjeron los frenos?
0,8 m/s2
Mruv3
¿Cuánto tiempo tardará un móvil en alcanzar una velocidad de 60 Km/h, si parte
del reposo acelerando constantemente a 20 Km/h2?
3h
Mruv4
Un móvil parte del reposo con una aceleración de 20 m/s2 constante. Calcular:
a-) ¿Qué velocidad tendrá después de 15 s?. b-) ¿Qué espacio recorrió en ese
tiempo?.
a) 300 m/s
b) 2,250
Km
Mruv5
Un auto parte del reposo, a los 5 s posee una velocidad de 90 Km/h, si su aceleración es constante, calcular: a-) ¿Cuánto vale la aceleración?. b-)¿Qué espacio
recorrió en esos 5s?
a) 5 m/s2
b) 62,5 m
Mruv6
Un motociclista parte del reposo y tarda 10 s en recorrer 20 m. ¿Qué tiempo necesitará para alcanzar 40 Km/h?.
27,77 s
Mruv7
Un móvil se desplaza con MUV partiendo del reposo con una aceleración de
51840 Km/h2.Calcular:
a-) ¿Qué velocidad tendrá a los 10 s? b-) ¿Qué distancia habrá recorrido a los 32
s de la partida? C-) Representar gráficamente la velocidad en función del tiempo.
a) 40 m/s
b) 2048 m
Enunciados para Caída Libre y Tiro Vertical.
Cltv1
Una piedra es arrojada desde una altura de 150 m, transcurridos 2 minutos llega
al suelo determinar: a-)¿Velocidad final?
3600m/s
Cltv2
Cuál será la altura que alcanzará un proyectil lanzado con velocidad de 20m/s
20m
Cltv3
Desde qué altura se deja caer una piedra si su velocidad final es de 15m/s
11,25m
Clrv4
Qué tiempo tardará en regresar al suelo una piedra lanzada hacia arriba a 35 /s.
7s
Cltv5
Cuál será la velocidad inicial de un móvil que lanzado hacia arriba alcanza una
altura de 120 m?
48,98m/s
FÍSICA_2
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26
HIDROSTATICA
Presión: Qué es Presión. Qué es un fluido. La presión en líquidos y gases. La presión atmosférica. Vasos comunicantes, prensa
hidráulica. El principio de Arquímedes. Flotación y empuje.
En páginas anteriores en este apunte, ya hemos definido qué es la presión. También
expresamos que se calcula matemáticamente:
p
F
S
Si la Fuerza se mide en Newton (N) y la Superficie en m2 Entonces tenemos que la presión se mide en
llamamos PASCAL (Pa).-
N
m2
que
Y también efectuamos ejercicios para aplicar estos conceptos.
Ahora, seguimos, y vamos a peguntarnos:
¿Qué es un fluido?
Un fluido es una sustancia que se caracteriza por la poca intensidad de las fuerzas de
cohesión entre sus moléculas, provocando desplazamiento de unas con respecto a las otras.
Los fluidos son sustancias líquidas y gaseosas. Transmiten la misma presión en todas las
direcciones y sentidos y adopta la forma del recipiente que lo contiene.
La presión que tramiten los fluidos no depende de la forma del recipiente. Consideremos por ejemplo varios recipientes de formas cualesquiera, y llenémoslos con agua hasta un
nivel J. como la presión sólo depende de la altura del líquido y de su peso específico, en el fondo de todos los recipientes las presiones son iguales. Si comunicamos entre si a todos los recipientes, esto se llama vasos comunicantes, observaremos también que el nivel en todos los
recipientes es el mismo.
J es el nivel.-
Otro Ejemplo.
La presión en estos vasos o situaciones similares se calcula con la siguiente fórmula:
p  J. en la que J es la altura o nivel del fluido y  es el peso específico del fluido
que estemos utilizando.
Un líquido transmite la presión que se ejerce sobre él. Los sólidos en cambio transmiten la fuerza que se aplica sobre ellos y solamente en la dirección sentido de la fuerza.
Principio de Pascal: un líquido transmite en todas la direcciones la presión que se ejerce sobre él.
Una aplicación muy útil tanto de los conceptos de vasos comunicantes como el principio
de Pascal y lo visto de presión, es la construcción de la llamada PRENSA HIDRÁULICA.
FÍSICA_2
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27
Esquemáticamente una prensa hidráulica es:
Embolo o pistón de
Superficie S2
Embolo o pistón de
Superficie S1
Si sobre el pistón más chico aplicamos una fuerza F1 sobre el grande aparece una F2.
Si calculamos la presión en las caras de los pistones que están en contacto con el líquido serían:
En el pistón más chico: p1 
F1
S1
y en el pistón más grande: p2 
F2
y como sabemos
S2
que la presión transmitida por un liquido es la misma en todas las direcciones y sentidos, tenemos que p1  p2 por lo que sustituyendo queda que:
F1
F
 2
S1 S2
Y si despejamos la F2 queda como que es igual a:
F1
 S2  F2
S1
El principio de Arquímedes
En el Sur de Sicilia (Italia) hay una ciudad llamada Siracusa. Hace más de dos mil años vivió
allí un hombre de genio extraordinario: ARQUIMEDES.
Fue físico, matemático, inventor, ingeniero y militar. La vida de este sabio está llena
de anécdotas, siendo la más célebre la siguiente.
Hierón, tirano de Siracusa entregó a su
joyero oro y plata para que le hiciese una corona. Cuando estuvo hecha, Hierón sospechó que
hubiera reemplazado parte del oro por algún
otro metal, y pidió a Arquímedes que, sin destruir la corona, averiguase si tenía o no la cantidad de oro debida.
El sabio anduvo mucho tiempo preocupado por el problema, entre otras cosas por una
de las condiciones que le había impuesto el
tirano: si no lo resolvía, le cortaba la cabeza.
Incluso mientras se bañaba pensaba en
él, y esto lo salvó.
Un día, mientras se bañaba tuvo uno de
esos rasgos característicos del genio: vinculó
dos hechos aparentemente inconexos (sin conexión).
Desde hacia tiempo había notado que
cuando él se sumergía en el agua, ésta lo empujaba hacia arriba, pero sólo en ese momento
tuvo el chispazo genial y advirtió que podía resolver el problema de la corona sumergiéndola
en agua.
Loco de alegría salió corriendo por las
calles de su ciudad gritando ¡Eureka! ¡Eureka!
Que en griego significa “lo encontré”.
La gente a pesar de estar acostumbrada
a las distracciones del sabio, lo miraba con
asombro, porque en su excitación había olvidado
vestirse…
Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido “parece” que pesara menos. Es fácil comprobarlo con una balanza. Colocamos en platillo un cuerpo y del otro lado lo equilibramos con
pesas. Luego colocamos el platillo donde esta en cuerpo en un recipiente con agua y observaremos que el equilibrio logrado anteriormente se rompe. ¿Cuál es la razón?
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Todo cuerpo sumergido recibe una fuerza
de abajo hacia arriba llamada EMPUJE.
Otra observación importante es que
al sumergirse el cuerpo desaloja el agua o
líquido en el que se está sumergiendo. Conclusión:
Todo cuerpo sumergido totalmente desaloja
un volumen de líquido exactamente igual al
suyo.
Si se lo sumerge parcialmente el
volumen desalojado será igual al volumen
del cuerpo sumergido.
Arquímedes conocía estas dos observaciones o conclusiones, pero ignoraba la
vinculación entre el empuje y el líquido desplazado. El chispazo del que hablábamos
consistió en justamente relacionarlos, y lo
hizo salir con aquella alegría.
Para demostrar sus conclusiones,
Arquímedes realizo las siguientes mediciones: (ver figura C)
1. Usó una balanza con dos platillos,
uno más corto que el otro. Del platillo corto colgó una piedra; en ese
mismo platillo colocó un vasito vacío; luego equilibró la balanza con
pesas en el otro platillo.
2. Sumergió la piedra en un vaso que
tenía agua hasta el borde: se rompió el equilibrio de la balanza y se
derramó agua, que juntó en otro recipiente.
3. En el vasito colocado en el platillo
volcó el agua recogida. La balanza
recobró el equilibrio. Esto demuestra que el empuje es igual al peso
del líquido desalojado.
Finalmente, enunciemos el Principio de Arquímedes:
“Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual
al peso del líquido desalojado”
1
2
3
Figura C
¿Por qué unos cuerpos flotan y otros no?
Sobre un cuerpo que está sumergido actúan dos fuerzas: el Peso (P)del cuerpo hacia abajo y vertical, y el empuje (E) hacia
arriba y vertical. Entonces puede darse alguna de estas tres situaciones:
E>P el cuerpo flota total o
parcialmente.
E=P el cuerpo flota a dos
aguas. Ni se hunde ni emerge.
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P>E el cuerpo se hunde.
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El Calor, La Temperatura, la Energía y los Fenómenos naturales.
El calor. La temperatura y la dilatación de los cuerpos. Termometría: tipos de termómetros. Escalas termométricas: Celsius y
Kelvin). Algunas temperaturas típicas que dan lugar a fenómenos físicos y biológicos. Cambios de estado de la materia.
Calor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro, en virtud únicamente de una
diferencia de temperatura entre ellos.
El calor se mide en calorías y ésta tiene equivalencia con el Joule (J):
1 Cal=4,18 J
Una caloría es la cantidad de calor que se necesita para elevar en 1ºC la temperatura
de 1g de agua.
El calor está íntimamente ligado con la temperatura. Esta última es la medida del movimiento cinético o vibratorio de las moléculas que varía cuando le agregamos o quitamos calor
(energía). La temperatura se mide en grados Celsius (ºC), pero existen otra escalas como la
temperatura Absoluta o de Kelvin (muy utilizada en Química).
Los estudios realizados en grandes laboratorios de diversos países, ponen de manifiesto que es imposible obtener una temperatura inferior a -273ºC. Esta Temperatura se denomina cero absoluto. En realidad, el cero absoluto es una temperatura límite que no se puede alcanzar, y por ello sólo se han obtenido valores muy próximos.
Kelvin propuso como origen de su escala, el 0ºK como equivalente al -273ºC. De ahí que
entre las dos escalas haya esa diferencia:
ºK= ºC + 273
“1 grado absoluto o de Kelvin es igual a la temperatura en grados Celsius + 273.”
TRABAJO PRACTICO
Buscar en libros e Internet información gráfica y descriptiva sobre los distintos tipos de
termómetros.
DILATACION DE LOS SÓLIDOS
Es un hecho muy conocido que los cuerpos aumentan sus dimensiones (largo, alto y ancho) cuando se eleva su temperatura.
Barra Sólida
Aumento por
dilatación
La dilatación como observamos en la figura se da en todas las caras de la barra. Para
comprenderlas mejor decimos que:
 La Dilatación es lineal cuando consideramos una cara.
 La Dilatación es superficial cuando consideramos dos caras.
 La Dilatación es volumétrica cuando consideramos tres caras.
La dimensión de la dilatación depende de cada material. Por eso se ha determinado un
coeficiente de dilatación para cada uno.


es el coeficiente de dilatación lineal.

es el coeficiente de dilatación volumétrico.
es el coeficiente de dilatación superficial.
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Entre los coeficientes hay la siguiente
relación:
 =2 
 =3 
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Al tomar una barra que se encuentra a determinada temperatura y calentarla, se producirá un
aumento en todas las dimensiones lineales. Si tomamos la longitud diremos matemáticamente
que:
L   .Li .t
Li
L
Coeficiente de dilatación lineal
Sustancia
 (ºC-1)
Variación de Temperatura
Longitud Inicial
Coeficiente dilatación lineal
Variación de la longitud
Aluminio
Cobre
Vidrio común
Cinc
Plomo
Sílice
Diamante
Tabla “J”
23 x 10-6
17 x 10-6
9 x 10-6
25 x 10-6
29 x 10-6
0,4 x 10-6
0,9 x 10-6
La fórmula, entonces, sirve para el cálculo de la dilatación lineal o longitudinal. Cambiando el coeficiente de dilatación por el superficial o el volumétrico, con la misma fórmula
matemática podríamos calcular las dilaciones correspondientes, con la equivalencia entre coeficientes escritas en la página anterior.
S   .Si .t
V   .Vi .t
Variación de
Temperatura
Variación de
Temperatura
Superficie Inicial
Volumen Inicial
Coeficiente dilatación
Superficial
Coeficiente dilatación
Volumétrico
Variación de la Superficie
Variación del Volumen
Finalmente, a modo de repaso, en un cuadro consignamos los cambios de estado cuando
la materia absorbe o elimina calor aumentando su temperatura:
SÓLIDO
fusión
solidificación
LÍQUIDO
evaporación
condensación
GASEOSO
Sublimación
Volatilización
Punto de Fusión: es la temperatura a la que una sustancia pasa del estado sólido al líquido o viceversa.
Punto de Ebullición: es la temperatura a la que una sustancia pasa del estado líquido al gaseoso o viceversa.
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Ejercicios:
1. Investigar y explicar por qué un vaso de vidrio común probablemente se rompa
si se lo llena parcialmente con agua hirviendo. Y por qué no se rompería si lo llenamos todo.
2. Si tengo dos barras de la misma longitud inicial, y sufren la misma elevación de
temperatura.¿Si dilatan igual? Explique.
3. Si tengo ahora dos barras de la misma longitud, el mismo material y sufren la
misma elevación de temperatura. ¿Cómo serían las dilataciones? Explique.
4. Una placa de cinc de forma rectangular, tiene 60 cm de longitud y 40 cm de ancho, a la temperatura de 20 ºC. Suponiendo que la placa se calentará hasta los
120 ºC Calcule:
a. Cuál es el valor del coeficiente de dilatación.
b. El aumento en el ancho de la placa.
5. Una bloque de aluminio de forma cúbica, de arista 30 cm, se encuentra a 30 ºC
y es calentado hasta alcanzar los 200 ºC . Calcule cuál será el nuevo volumen.
6.
Una bloque de plomo de forma cúbica, de arista 50 cm, se encuentra a 40 ºC y
es calentado hasta alcanzar los 200 ºC . Calcule cuál será el nuevo volumen.
7. Una bloque de Diamante de largo- ancho-alto 20-25-30 cm respectivamente,
se encuentra a 25 ºC y es calentado hasta alcanzar los 300 ºC . Calcule cuál será
el nuevo volumen.
8. Una bloque de Sílice de largo-ancho-alto 25-30-40 cm respectivamente, se encuentra a 60 ºC y es calentado hasta alcanzar los 150 ºC . Calcule cuál será el
nuevo volumen.
9. Una alambre de Cobre tiene un largo de 100 m. Si se lo calienta desde 25 ºC
hasta los 400 ºC. Cuál será su longitud.
10. Una alambre de Cobre tiene un largo de 100 m. y una diámetro de 20 mm. Si se
lo calienta desde 25 ºC hasta los 400 ºC. Cuál será su longitud y su Superficie.
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