Fisica
- 1. PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR SEDE IBARRA 1. Datos informativos 1.1 Escuela: Arquitectura 1.2 Nombre: Jefferson Torres 1.3 Nivel: 1ero “C” 1.4 Materia: Lógica Matemática 1.5 Tema: La demostración 1.6 Fecha: 19 de octubre del 2010 2. Objetivos Reforzar la teoría de la cinemática mediante su conceptualización para luego poder aplicar en ejercicios prácticos. 3. Contenido POSICIÓN DE UN PUNTO Para estudiar el movimiento de un cuerpo será necesario establecer un criterio para determinar qué posición ocupa en un instante determinante. o Una dimensión determina la distancia recorrida en un movimiento o Dos dimensiones cuando un cuerpo se mueve por un plano, se requiere de 2 coordenadas para determinar su posición. o Tres dimensiones se requiere de 3 coordenadas TRAYECTORIA Es la línea formada por las sucesivas posiciones por las q pasa un cuerpo. MOVIMIENTOS RECTILÍNEOS Podemos decir que son los movimientos cuya trayectoria es una línea recta. . Una de las características que nos permiten describir un movimiento es la dirección de su velocidad, que puede cambiar o no. Para estudiar los cambios en la dirección de la
- 2. velocidad utilizamos una magnitud llamada aceleración normal o centrípeta. Como en los movimientos rectilíneos no cambia la dirección, podemos decir que se trata de movimientos en los que la aceleración normal es cero. MOVIMIENTOS CURVILÍNEOS Se puede distinguir entre dos tipos de movimientos curvilíneos: los de dos dimensiones y los de tres dimensiones. Como algunas de las curvas son muy conocidas, solemos asociar el nombre de algunos movimientos con la forma de su trayectoria. DISTANCIA Y DESPLAZAMIENTO En el lenguaje ordinario los términos distancia y desplazamiento se utilizan como sinónimos, aunque en realidad tienen un significado diferente. La distancia recorrida por un móvil es la longitud de su trayectoria y se trata de una magnitud escalar. En cambio el desplazamiento efectuado es una magnitud vectorial. El vector que representa al desplazamiento tiene su origen en la posición inicial, su extremo en la posición final y su módulo es la distancia en línea recta entre la posición inicial y la final. Observa que los valores de la distancia recorrida y el desplazamiento sólo coinciden cuando la trayectoria es una recta. En caso contrario, la distancia siempre es mayor que el desplazamiento. RAPIDEZ Y VELOCIDAD Recuerda que la distancia recorrida y el desplazamiento efectuado por un móvil son dos magnitudes diferentes. La rapidez es una magnitud escalar que relaciona la distancia recorrida con el tiempo. La velocidad es una magnitud vectorial que relaciona el cambio de posición (o desplazamiento) con el tiempo. Unidades
- 3. Tanto la rapidez como la velocidad se calculan dividiendo una longitud entre un tiempo, sus unidades también serán el cociente entre unidades de longitud y unidades de tiempo. Por ejemplo: m/s cm/año km/h En el Sistema Internacional, la unidad para la rapidez media es el m/s (metro por segundo). RAPIDEZ MEDIA La rapidez media de un cuerpo es la relación entre la distancia que recorre y el tiempo que tarda en recorrerla. Si la rapidez media de un coche es 80 km/h, esto quiere decir que el coche coche recorre una distancia de 80 km en cada hora. Decir que la rapidez media es la relación entre la distancia y el tiempo, es equivalente a decir que se trata del cociente entre la distancia y el tiempo. Por ejemplo, si un coche recorre 150 km en 3 horas, su rapidez media es: 150 km / 3h = 50 km/h VELOCIDAD MEDIA La velocidad media relaciona el cambio de la posición con el tiempo empleado en efectuar dicho cambio. Velocidad instantánea Rapidez instantánea Ya sabemos que si realizamos un viaje de 150 km y tardamos dos horas en recorrer esa distancia podemos decir que nuestra rapidez media ha sido de 75 km/h. Es posible que durante el viaje nos hayamos detenido a echar gasolina o a tomar un bocadillo y sabemos que al atravesar las poblaciones hemos viajado más lento que en los tramos de carretera. Nuestra rapidez, por tanto, no ha sido siempre de 75 km/h sino que en algunos intervalos ha sido mayor y en otros menor, incluso ha sido de 0 km/h mientras hemos estado detenidos. Esto nos obliga a distinguir entre rapidez media y rapidez instantánea: - Rapidez instantánea: la rapidez en un instante cualquiera.
- 4. - Rapidez media: es la media de todas las rapideces instantáneas y la calculamos dividiendo la distancia entre el tiempo. RAPIDEZ CONSTANTE Si un cuerpo se mueve y su rapidez instantánea es siempre la misma, se está moviendo con rapidez constante. Lo mismo podemos decir para la velocidad. En este caso los valores medio e instantáneo de cada magnitud coinciden. DIRECCIÓN DE LA VELOCIDAD Hemos dicho que para especificar la velocidad de un móvil necesitamos dos informaciones: su rapidez y su dirección. Hay muchas formas de especificar la dirección según que los movimientos sean de una, dos o tres dimensiones. Por ejemplo, para los movimientos en un plano se suele expresar la dirección mediante un ángulo u otra referencia: Dirección: 30º Dirección: Norte En el caso de los movimientos rectilíneos es mucho más sencillo. Las velocidades en el sentido positivo son positivas y las velocidades en el sentido negativo son negativas: el signo nos informa de la dirección. Este signo es un convenio, así decimos que si un móvil se mueve hacia la derecha su velocidad es positiva y si se mueve hacia la izquierda es negativa o por ejemplo, consideramos positivo, hacia arriba y negativo, hacia abajo en los movimientos verticales. ACELERACIÓN Los conceptos de velocidad y aceleración están relacionados, pero muchas veces se hace una interpretación incorrecta de esta relación. La aceleración relaciona los cambios de la velocidad con el tiempo en el que se producen, es decir que mide cómo de rápidos son los cambios de velocidad: Una aceleración grande significa que la velocidad cambia rápidamente. Una aceleración pequeña significa que la velocidad cambia lentamente. Una aceleración cero significa que la velocidad no cambia.
- 5. La aceleración es una magnitud vectorial que relaciona los cambios en la velocidad con el tiempo que tardan en producirse. Un móvil está acelerando mientras su velocidad cambia. En Física se puede distinguir ambos tipos de cambios con dos clases de aceleración: tangencial y normal. - La aceleración tangencial para relacionar la variación de la rapidez con el tiempo y - La aceleración normal (o centrípeta) para relacionar los cambios de la dirección con el tiempo. Una característica de los cuerpos acelerados es que recorren diferentes distancias en intervalos regulares de tiempo: Intervalo Rapidez media durante el intervalo Distancia recorrida durante el intervalo Distancia total (desde t = 0) 0 - 1 s 5 m/s 5 m 5 m 1 s - 2 s 15 m/s 15 m 20 m 2 s - 3 s 25 m/s 25 m 45 m 3 s - 4 s 35 m/s 35 m 80 m Observa que al ser diferente la rapidez media de cada intervalo, la distancia recorrida durante el mismo es también diferente. ACELERACIÓN CONSTANTE La tabla anterior muestra datos de un movimiento de caída libre, donde observamos que la rapidez cambia en 10 m/s cada segundo, es decir que tiene una aceleración de 10 m/s/s o 10 m/s². Como el cambio de la velocidad en cada intervalo es siempre el mismo (10 m/s/s), se trata de un movimiento de aceleración constante o uniformemente acelerado. Otra conclusión que podemos sacar de los datos anteriores es que la distancia total recorrida es directamente proporcional al cuadrado del tiempo. Observa que al cabo de 2 s la distancia total recorrida es cuatro (2²) veces la recorrida en el primer segundo; a los 3 s la distancia recorrida es nueve (3²) veces mayor que la del primer segundo y a los 4 s es 16 veces (4²) esa distancia. Los cuerpos que se mueven con aceleración constante recorren distancias directamente proporcionales al cuadrado del tiempo. ACELERACIÓN MEDIA La aceleración (tangencial) media de un móvil se calcula utilizando la siguiente ecuación:
- 6. Con ella calculamos el cambio medio de rapidez en el intervalo de tiempo deseado. Para conocer la aceleración instantánea se puede utilizar la misma aproximación que hicimos para el caso de la velocidad instantánea: tomar un intervalo muy pequeño y suponer que la aceleración media en él equivale a la aceleración instantánea. Unidades Como puedes deducir de la ecuación anterior, la aceleración se expresa en unidades de velocidad dividida entre unidades de tiempo. Por ejemplo: 3 (m/s)/s 1 (km/h)/s 5 (cm/s)/min En el Sistema Internacional, la unidad de aceleración es 1 (m/s)/s, es decir 1 m/s². Dirección de la aceleración Como la aceleración es una magnitud vectorial, siempre tendrá asociada una dirección. La dirección del vector aceleración depende de dos cosas: de que la rapidez esté aumentando o disminuyendo de que el cuerpo se mueva en la dirección + o - . 1. CONCLUSIÓN: La sistematización de esta teoría nos permite recordar los conceptos básicos de la cinemática para así lograr una correcta introducción a este tema.