Ingreso Física 2006
Curso F4
(Pf: Daniel
Chiaradía)
Movimiento de una partícula
Resumen de
Conceptos
(... solo
para orientarte/ayudarte, el resumen tenés que hacerlo vos
...)
La ciencia es el estudio de las reglas de la naturaleza.
La ciencia es una forma de pensar además de un conjunto de
conocimientos.
La ciencia tiene por objeto el conocimiento mismo, en tanto que la
tecnología es una aplicación del conocimiento científico. La ciencia se ocupa
fundamentalmente de cuestiones teóricas en tanto que a la tecnología se
interesan en especial los problemas prácticos.
Los conceptos pueden expresarse con palabras, diagramas, ecuaciones,
números, gráficos: cuando podemos pasar naturalmente de uno a otro estamos comprendiendo
el tema que se trata. Tenemos que aprender el lenguaje específico de
Trabajaremos con Modelos de la realidad. Debemos construir y desarrollar
estos modelos que nos permiten describir el mundo real y predecir que ocurrirá.
Los modelos tienen rangos de validez, en general son simplificaciones que valen
cuando se cumplen ciertas condiciones. Tenemos que tener claro cuales son estas
condiciones de validez.
El uso de las matemáticas, ayuda a expresar las ideas de la ciencia sin
ambigüedad.
El movimiento se describe respecto a algo (Sistema de Referencia)
Hablamos de cantidades escalares y vectoriales. ¡No confundas unas con
otras!
Escalares: son cantidades que se describen completamente solo por su
magnitud (Distancia/camino recorrido, rapidez)
Vectores: son cantidades que se describen completamente por su magnitud,
dirección y sentido -debemos tener encuenta el punto de aplicación- (Posición,
desplazamiento, velocidad, aceleración)
Cualquier vector puede ser reemplazado por sus componentes que se suman
de acuerdo con las reglas vectoriales para formar el vector original.
La distancia recorrida o camino recorrido es una magnitud escalar.
La posición y el desplazamiento son magnitudes vectoriales
La “rapidez” es una medida del movimiento de un objeto (qué tan “rápido”
se mueve un objeto) y es una magnitud vectorial.
La rapidez es la razón de cambio a la que se recorre la distancia; se
mide en unidades de distancia divididas por el tiempo (que se tardó en recorrer
dicha distancia)
La rapidez instantanea es la rapidez en cualquier instante
La rapidez promedio es el cociente de la distancia total recorrida en el
intervalo de tiempo considerado.
La velocidad es la rapidez considerada en la dirección y sentido del
movimiento. Es una magnitud vectorial.
La velocidad es constante solo cuando la rapidez y la dirección son
constantes.
Pendiente en una curva es “cuanto sube” dividido “cuanto avanza”
(incrementos verticales sobre incrementos horizontales)
La pendiente de la línea en el gráfico de posición versus tiempo es
igual a la velocidad del objeto.
La aceleración es el cociente del cambio de la velocidad respecto al
tiempo. Es una magnitud vectorial.
Un objeto se acelera cuando su rapidez aumenta, cuando su rapidez
disminuye o cuando su dirección cambia.
La aceleración se mide en unidades de rapidez sobre el tiempo.
La pendiente de la línea en el gráfico de velocidad versus tiempo es
igual a la aceleración del objeto.
Un objeto cae libremente cuando su caída está sujeta solo a la acción de
la gravedad y la resistencia del aire no afecta su movimiento
Un objeto en caida libre solo experimenta la aceleración de la gravedad,
la cual siempre es “hacia la tierra”, el signo dependerá de como elegimos
nuestro sistema de referencia.
Cuando se deja caer un objeto (¡es distinto a “se arroja”!) desde una
altura hacia el suelo, la velocidad inicial es cero. (se
arroja nos indica que la velocidad inicial es distinta de cero)
Cuando se arroja un objeto (en un tiro vertical u oblicuo) la
componente vertical irá disminuyendo hasta hacerse cero, la componente
horizontal no cambia. (Esto es verdad cuando solo la gravedad es la única
fuerza que actúa sobre el proyectil -proyectil: objeto sobre el que actúa solo
la fuerza de la gravedad-)
La resolución de los problemas de encuentro se puede realizar con un
gráfico, siempre y cuando hayamos elegido el mismo origen y sistema de
referencia. (Ojo: ¡las unidades también deben ser las mismas!)
No se necesita una fuerza para mantener un cuerpo en movimiento.
Se necesita una fuerza para mantener una aceleración.
En problemas de tiro oblicuo:
Ø
Los
movimientos horizontales y verticales son independientes entre si. (¡Las
componentes perpendiculares son independientes!)
Ø
El
horizontal está regido por la ley de inercia (no hay fuerzas horizontales)
Ø
El
movimiento vertical es afectado por la fuerza de la gravedad.
Ø
La
velocidad horizontal es constante e independiente del movimiento vertical.
Ø
La
aceleración vertical es constante (gravedad) dirigida en forma perpendicular a
la tierra y hacia ella
Ø
La
velocidad vertical cambia constantemente
Ø
Debido
a esto la trayectoria es parabólica.
Decimos que un objeto describe una rotación cuando gira alrededor de un
eje interno.
Decimos que un objeto describe una revolución cuando gira alrededor de
un eje externo.
La rapidez de rotación es el número de rotaciones o revoluciones
descriptas por unidad de tiempo. Igual que antes: La rapidez promedio es el
cociente de la distancia total recorrida (longitud de circunferencia) en el
intervalo de tiempo considerado.
Para que un objeto rote o revolucione (con rapidez constante) debe tener
aplicada una fuerza perpendicular a la dirección de su velocidad.
A toda aceleración transversal a la dirección del movimiento la llamamos
centrípeta.
Sobre un objeto que se mueve en un círculo se ejerce una fuerza
centrípeta. Cuando un objeto se mueve en un círculo ninguna fuerza lo empuja
hacia afuera del mismo.
Desde un marco de referencia en rotación parece haber una fuerza
centrífuga dirigida hacia afuera y que puede simular la gravedad.
Ecuaciones del MRUV (sea en trayectoria horizontal, vertical o
movimiento compuesto -H y V-)
Posición Pf(t) = Pi + vi (tf
– ti) + ½ a (tf – ti)2
Velocidad media vm(t) = (Pf – Pi) / (tf
– ti)
Aceleración media am(t) = (Pf – Pi) / (tf
– ti)
(P: Posición, v: velocidad, a: aceleración, t: tiempo, el subíndice “m”
indica valor medio)
Estrategias
a tener en cuenta
(Para
orientarte/ayudarte, tenés que desarrollarlas vos según tu “personalidad”,
adecuarlas a tu forma de pensar y elaborar/trabajar/resolver)
Para resolver los problemas: volvé
a leer el comienzo de la guía de problemas propuestos para el ingreso. (Y
¡¡seguí TODOS los pasos!!, siempre, ... aunque te parezca tedioso
hacerlo)
Ø
Construí
un diagrama informativo de la situación
Ø
Identificá
y listá toda la información que tengas en forma de variable. Escribí todas las
unidades en el mismo sistema.
Ø
Identificá
y listá los conceptos que intervienen
Ø
Trazá
un plan de solución. Escribí que resultado/s intuitivos esperás encontrar.
Ø
Identificá
y listá la/s expresiones que utilizarás (separá datos de incógnitas).
Ø
Desarrollá
en forma algebraica.
Ø
Calculá.
Ø
Verificá
si tu resultado es razonable con los valores y las unidades. Comprobá y compará
tu respuesta.
Para evaluar la pendiente en un gráfico en función del tiempo
(posición-t o velocidad-t):
Ø
Elegí
dos puntos de la curva y encontrá sus coordenadas.
Ø
Determiná
la diferencia entre sus coordenadas según “y” (verticales) (“cuanto sube”)
Ø
Determiná
la diferencia entre sus coordenadas según “x” (horizontales) (“cuanto avanza”)
Ø
Dividí
la diferencia de las coordenadas “y” por la diferencia de las coordenadas “x”,
¡esa es la pendiente!
Piensa -
Reflexiona - Explica - Resuelve
(a modo de repaso)
Los hechos científicos, ¿son algo absoluto e inmutable?
Las teorías científicas sufren cambios. ¿Es esto un punto fuerte o una
debilidad de la ciencia?
¿Cómo es que un objeto puede acelerarse mientras viaja con rapidez
constante, pero no a velocidad constante?
La luz viaja en línea recta con una rapidez constante de 300.000
[km/seg], ¿cuál es su aceleración?
¿Qué tiene mayor aceleración cuando se desplaza en línea recta: un auto
que aumenta su rapidez de
¿Por qué la unidad de tiempo aparece dos veces en la unidad de
aceleración?
Pensando en el problema propuesto del billete que “no se puede atrapar”,
elabora un experimento sencillo para medir tu tiempo de reacción.
Cuando una pelota se lanza hacia arriba, ¿cuánto disminuye su rapidez
cada segundo? (No tengas en cuenta la resistencia del aire). Una vez que la
pelota alcanza el punto mas alto y comienza a bajar,
¿cuánto aumenta su rapidez cada segundo? Compara en ambos casos los tiempos de
subida y bajada.
Si nadas en dirección transversal a un río y alcanzas la orilla en un
punto a cierta distancia corriente abajo debido al flujo del agua, ¿te mueves
más aprisa que si el agua no fluyera?
Suponé que conduces tu auto atrás de otro y querés pasarlo, así que te
desplazas a la izquierda y cambias de carril sin cambiar tu rapidez, ¿porqué
aumenta la distancia entre tu vehículo y el auto al que sigues?
Cuando saltás hacia arriba, tu “tiempo de vuelo” es el tiempo durante el
cual tus pies no tocan el suelo. ¿Depende el “tiempo de vuelo” de tu componente
vertical de velocidad en el momento de saltar, de tu componente horizontal de
velocidad, o de ambas?
El “tiempo de vuelo” de un jugador de Basquet que salta una distancia
vertical de 0,6 [m] es de 2/3 de segundo. ¿cuál será
el ‘tiempo de vuelo” si el jugador alcanza la misma altura cuando salta una
distancia horizontal de 1,2 [m]?
Pensamos que algo cae cuando se acerca al suelo. Pero un satélite en
órbita circular no se aproxima al suelo porque la tierra tiene la misma
curvatura que la trayectoria del satélite. Entonces, ¿por qué se dice que cae?
Algunas
experiencias simples que te pueden ayudar a comprender mejor los temas
Hacé una pila de 6 o 7 monedas. Con la ayuda de una regla, golpeá fuerte
la moneda de abajo, de manera que se mueva horizontalmente. Describí todas las
leyes que intervienen.
Colocá un libro sobre una tabla de madera. Comenzá a inclinar la tabla
hasta que empieze a moverse. Explicá la relación entre el ángulo y el
coeficiente de rozamiento estático.
Colocá una tabla de madera formando distintos ángulos con la horizontal,
apoyá en la parte mas elevada un autito soltándolo para que caiga libremente.
¿Que observás?, ¿a que conclusiones llegás?