sábado, 11 de noviembre de 2017

Semana del 13 al 17 Noviembre 2017

Lección 2: Segunda ley de Newton: relación fuerza, masa y aceleración. El newton como unidad de fuerza

Aun sin medir con precisión la intensidad de la fuerza que tus músculos pueden desarrollar, la experiencia te dice que la misma fuerza de un empujón puede tirar un librero pequeño
de 50 kg y apenas mover uno grande de 150 kg. Es decir, la fuerza de un mismo empujón puede provocar un cambio distinto en el estado de movimiento de cada mueble. En el caso del mueble grande, el efecto es prácticamente nulo; en cambio, el mueble pequeño puede ser hasta derribado. Ello debido a  que los dos muebles tienen distinta masa. Si en lugar de aplicar la misma fuerza a dos muebles diferentes, se le aplican dos fuerzas distintas a un solo mueble (el librero de menor tamaño, por ejemplo), la fuerza mayor cambiará más su estado de movimiento que la fuerza pequeña.

Por la ley de la inercia, un objeto que está en reposo o que se está moviendo tiende a permanecer en ese estado. Pero entonces, ¿qué lo hace cambiar su estado de movimiento? La respuesta radica en la acción de una fuerza neta. Como ya se ha señalado, la física requiere mediciones y relaciones entre las cantidades involucradas en un fenómeno. En este caso, el efecto de una fuerza que actúa sobre un objeto consiste en llevarlo de una velocidad cero (estado de reposo) a una velocidad final en cierto tiempo, es decir, provocar su aceleración.

Si aumentamos esta fuerza, aumentará la aceleración producida. Además, la misma fuerza aplicada a dos objetos originalmente en reposo, de  masa, producirá velocidades finales diferentes en el mismo periodo, es decir, aceleraciones distintas.

Considera esta información.  misma fuerza aplicada a dos objetos de diferente masa durante el mismo intervalo provoca una aceleración distinta. A mayor masa, menor aceleración. Dos fuerzas
distintas aplicadas en diferentes momentos a un mismo objeto durante el mismo intervalo, provocan distintas aceleraciones. A mayor fuerza, mayor aceleración.



Estos resultados, es decir, que la aceleración que una fuerza dada produce sobre un cuerpo de cierta masa es directamente proporcional a la fuerza aplicada, e inversamente proporcional a la masa del cuerpo en cuestión, se resumen en la llamada segunda ley de Newton, que podemos enunciar como sigue: si una fuerza resultante actúa sobre un cuerpo de masa dada, el efecto que producirá es el de acelerar el cuerpo en la misma dirección que 
la fuerza. La magnitud de la aceleración del cuerpo será directamente proporcional a la magnitud de la fuerza e inversamente proporcional a la masa del cuerpo. Si se escogen las 
unidades adecuadas, esto se puede expresar matemáticamente como
a =F/

o despejando la fuerza
F =m*a

En el bloque anterior se dijo que la unidad de fuerza en el Sistema Internacional de Unidades es el newton (N), pero no se definió. Ahora se puede hacer a partir de la segunda ley de Newton como

N=(1 kg)*(1m/s2)

Ya estás listo para  problemas que ejemplifican esta ley del movimiento. Si conoces  masa de un objeto, por ejemplo, 10 kg y la aceleración producida, que es de 5 m/s2, sabrás que la fuerza neta que actuó debe de ser

F= m+a =(10kg)*(5 m/s2)= 50N

Sin embargo, es muy importante tener en cuenta que la fuerza en la segunda ley de Newton es la resultante de las fuerzas que actúan sobre el objeto. Considera otro problema. Se coloca una caja con una masa de 5 kg sobre una mesa rugosa, como lo indica la figura. Si se le aplica una fuerza de 50 N hacia la izquierda, la 
caja no se moverá. Si se le aplica una fuerza cada vez mayor hasta que su valor sea de 75N, la caja empezará a moverse. Esto significa que la fuerza de fricción que se oponía al movimiento
era precisamente de 75y estaba  hacia la derecha. En este caso, la fuerza de fricción por sí sola no provoca cambios de movimiento. 

Ahora imagina que se aplican 100N. ¿Cuál será la aceleración producida? Lo primero es calcular la fuerza resultante. Para ello, 
debemos restarle la fuerza de fricción a la fuerza aplicada, quedando 25 N hacia la izquierda. 

De la segunda ley de Newton se concluye que la aceleración de la caja es igual a


La primera ley de Newton establece que se requiere una fuerza para cambiar el estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme de un objeto. También permite definir la inercia, la cual es una medida de la resistencia que presentan los cuerpos a los cambios en su estado de movimiento. Igualmente, al discutir la primera ley de Newton se explicó la relación entre inercia y masa. En el caso de la segunda ley de Newton se ha establecido una relación causal entre la fuerza y su efecto sobre el objeto (la aceleración), y una manera de cuantificar este efecto al considerar» la masa del objeto.

En resumen, la segunda ley de Newton establece que la aceleración de un objeto es producida por una fuerza neta y es proporcional a la magnitud de la fuerza y en su misma dirección, y es inversamente proporcional a la masa del objeto. Ahora ya te debe quedar claro por qué un mismo empujón causa un efecto diferente en un objeto menos masivo que en uno de mayor masa.

• Segunda ley de Newton: relación fuerza, masa y aceleración. El newton como unidad








SEGUNDA LEY DE NEWTON O LEY DE FUERZA VER VIDEO


La segunda ley del movimiento de Newton dice que
El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.6
Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en el momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.


domingo, 5 de noviembre de 2017

domingo, 29 de octubre de 2017

Semana del 30 Octubre al 3 Noviembre 2017

Primera ley de Newton: el estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. La inercia y su relación con la masa.


Lección 1: Primera ley de Newton: el estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. La inercia y su relación con la masa

Imagina que tus vecinos se mudan de casa quieres ayudarlos con las cajas que han empaquetado, empujándolas sobre la rampa que las lleva al camión de mudanzas (figura 2.1). Si hay dos cajas del mismo tamaño,una llena de libros y otra de almohadas de pluma,¿cuál será más fácil de mover? ¿Has tenido la experiencia
de cargar libros y cargar almohadas?

Figura 2.1 En una mudanza hay que mover
objetos de un lugar a otro. Para ello, se
requiere aplicar fuerzas para cambiar su estado
de movimiento, que en principio es el reposo.

Aun con el mismo tamaño,hay objetos más livianos y más pesados, y por eso es más fácil mover las almohadas. En este ejemplo se trata de poner en movimiento objetos que están en reposo, para ello se requiere aplicar una fuerza.

La experiencia indica que el tipo de objetos, según el material del que estén compuestos, influye en la respuesta que presentan ante la acción de una fuerza que se ejerce sobre ellos.

Considera la masa como la cantidad de materia de un objeto. Es unacantidad escalar y en el Sistema Internacional de Unidades se mide enkilogramos (kg). 

Se necesita una fuerza para mover un objeto en reposo y también para detenerlo o desviarlo cuando se está moviendo. En la vida cotidiana has experimentado que cuando arranca un coche sientes un jalón hacia atrás o que cuando se detiene tú sigues moviéndote hacia delante.

Esta tendencia a resistir todo cambio en el estado de movimiento de un objeto se llama inercia. Al unir estos conceptos se puede concluir que a mayor masa, un objeto tendrá mayor inercia. Es posible incluso utilizar la inercia» para entender el concepto de masa, no solo como la cantidad de materia, sino como la resistencia al cambio del estado de reposo o de movimiento.

" Todo cuerpo mantiene su estado de reposo o de movimiento a menos que una fuerza actúe sobre él "


Es decir, ningún cuerpo puede moverse o detenerse sin que una fuerza se aplique en él, por ejemplo, los planetas del sistema solar permanecen en constante movimiento, así han estado por miles de años y no cambiará esta situación a menos que una fuerza se aplique sobre ellos.


Sin embargo, también notamos que un cuerpo que se mueve a velocidad constante en línea recta termina deteniéndose. Si, por ejemplo, le das un empujón a una caja sobre el suelo, esta se moverá cierta distancia, pero se detendrá sin que aparentemente intervenga ninguna fuerza.

La primera ley de Newton se conoce también como ley de la inercia,pues describe dicha propiedad. Esta es seguramente la primera ley del movimiento de la que te enteras. Observa  que con base en una ley es posible predecir qué sucederá bajo ciertas condiciones. Esta ley aparentemente es muy sencilla porque no se requiere una relación matemática para expresarla. Sin embargo, encierra una propiedad fundamental de la materia, que permite comprender lo que es la acción de una fuerza sobre ella, es decir, la interacción de la materia con todo lo que le rodea.






miércoles, 18 de octubre de 2017

GUÍA EXAMEN MES OCTUBRE

·         Se define como un cuerpo que se mueve a partir el reposo bajo la aceleración de la gravedad en un lugar donde la resistencia del aire es despreciable.

a)       MRU
b)      MRUA
c)       Caída libre
d)      velocidad
·         ¿Cuáles son algunas de las características elementales de la caída libre?:
a)       La velocidad es constante, la trayectoria curvilínea y el desplazamiento es nulo.
b)      El tiempo que tarda en caer un cuerpo desde determinada altura es independiente de su masa, la distancia recorrida por un cuerpo es proporcional al cuadrado del tiempo transcurrido.
c)       La velocidad es constante, la trayectoria es recta y se recorren distancias iguales en tiempos iguales.
d)      Se recorren distancias iguales en tiempos iguales, el desplazamiento es nulo y la trayectoria es recta.
·         ¿Qué sucede cuando 2  ó más fuerzas actúan sobre un cuerpo al mismo tiempo?
a)       Todas se anulan y el cuerpo queda en reposo.
b)      La primera se anula, y las demás actúan sobre el cuerpo.
c)       El movimiento seda en el sentido de la fuerza de menor magnitud.
d)      Todas dan lugar a otra fuerza, considerada como resultante.
II.- Relaciona las columnas.                                                                                
(    ) 4 Lugar exacto donde una fuerza hace su interacción con los cuerpos.
(    ) 5 Ejerce presión, deformación y movimiento.
(    ) 6 Suma de los vectores que da la dirección de desplazamiento de un cuerpo.
(    ) 7 Consiste en formar más de dos vectores, uno tras otro, respetando su dirección.
(    ) 8 El vector resultante parte del origen de los dos vectores sumados.
1 Resultante
2 Punto de contacto
3 Método del polígono
4 Fuerza
5 Método del triángulo

 Completa los siguientes párrafos con las palabras que aparecen abajo.       (valor 1 punto c/u)    
·         La fuerza puede ejercer ___________________  (como la empleada para sujetar con la mano un objeto) o causar ___________________ (como cuando se comprime la basura para que ocupe menos espacio).
·         Existen fuerza de __________________________ en las que los cuerpos se tocan y fuerzas a ________________________en las que no entran en contacto, pero en ambos casos interactúan.
deformaciones                       contacto                           presión                    distancia    

  • Una  lancha viaja a 8.5 m/s. Se orienta para cruzar transversalmente un río de 110 m de ancho.

a) Si el agua fluye a razón de 3.8 m/s, ¿cuál es la velocidad resultante de la lancha?
b) ¿Cuánto tiempo necesita el bote para llegar a la orilla opuesta?
c) ¿A qué distancia río abajo se encuentra el bote cuando llega a la otra orilla?


·         Si tenemos el siguiente sistema de fuerzas:
F1 = 6 N, 0°
F2 = 8 N, 90°
F3 = -2 N
 Encuentra la resultante del sistema de manera gráfica. Escribe su punto de aplicación, magnitud, dirección y sentido.

                                                                



  • Calcular la fuerza resultante por el método gráfico de un sistema de fuerzas con los siguientes datos:


F1 = 20 N a 45°
F2 = 40N a 180°


  • Calcular la fuerza resultante por el método gráfico de un sistema de fuerzas con los siguientes datos: F1 = 500 N a 45°

F2 = 750 N a 0°
F3 = 950 N a 90°

domingo, 15 de octubre de 2017

Semana del 16 al 23 Octubre 2017





La descripción de las fuerzas en el entorno y TAREA

• La fuerza; resultado de las interacciones por contacto (mecánicas) y a distancia (magnéticas y electrostáticas), y representación con vectores.



Te dejo el siguiente video  para que construyas tu rehilete y lo lleves a la escuela para ganarte participaciones.




Te dejo el siguiente link para aprender a sumar fuerzas gráficamente. Es un ejercicio interactivo

Para que aprendas más.





Les dejo tarea para entregar el Jueves 20 del presente. Si tienen duda, no duden en preguntarme.





domingo, 8 de octubre de 2017

Semana del 9 al 13 Octubre 2017

• Aportación de Galileo en la construcción del conocimiento científico

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Resultado de imagen para Aportación de Galileo en la construcción de conocimiento científico

Los aportes de Galileo puede considerarse como uno de los fundadores de lo que hoy llamamos el “método científico” y también uno de los fundadores de la física clásica. Utilizando observaciones experimentales, idealizaciones y deducciones lógicas, logró avanzar sobre la física aristotélica y cambiar conceptos que estaban firmemente arraigados desde hacía casi 2000 años.
Sus dos principales obras fueron Diálogos relacionados con los dos grandes sistemas del mundo Diálogos relacionados con dos nuevas ciencias. El primero de ellos, que Galileo terminó de escribir en 1630, fue el que desencadenó su persecución y condena por la Inquisición. La publicación del segundo libro se produjo en 1638. Como veremos, Galileo apoyó la visión heliocéntrica, y aportó nuevas ideas sobre el movimiento de los cuerpos.
Inercia y relatividad. Para comprender mejor las ideas de Galileo, es imprescindible referirse previamente a la obra de Nicolás Copérnico. En su trabajo Sobre las revoluciones de las esferas celestes
Galileo adhirió a la visión copernicana realizando observaciones con un telescopio, estudió la forma y superficie de la Luna, descubrió lunas en otros planetas y encontró diferencias entre los planetas y las estrellas, que mostraban inequívocamente que las estrellas se encontraban a distancias mucho mayores.
La Tierra se desplaza velozmente alrededor del Sol, a unos 30 km/seg, y además gira sobre su eje, de manera que un punto sobre la superficie del ecuador se mueve respecto al eje de rotación a unos 500 m/seg. ¿Por qué no nos damos cuenta de esos movimientos? Aquí es donde la descripción del movimiento galileana se relaciona con el “sistema del mundo”. Hasta antes de Galileo, uno de los argumentos para asegurar la inmovilidad de la Tierra era que, si esta se moviese, un objeto lanzado verticalmente hacia arriba no debería volver a caer en el punto de lanzamiento, ya que la Tierra se desplazaría durante el tiempo que tarda el vuelo del objeto lanzado.

Para Galileo, el estado “natural” de movimiento de un cuerpo es el de mantener su velocidad. Si inicialmente está en reposo se mantendrá en reposo. Pero si inicialmente se mueve con una cierta velocidad no nula, y si no está sometido a ninguna acción externa, mantendrá su velocidad constante. Este es el principio de inercia que luego Newton utilizaría en sus Principia. Consecuentemente, un objeto lanzado verticalmente hacia arriba desde la Tierra tiene inicialmente la misma velocidad horizontal que la Tierra, y por lo tanto su movimiento a lo largo de la horizontal acompañará al de la Tierra.
El principio de inercia está íntimamente relacionado con el principio de relatividad. El hecho de que lanzando un objeto verticalmente hacia arriba no podamos detectar el estado de movimiento del sistema de referencia en que nos encontremos, fue generalizado por Galileo a todos lo fenómenos naturales conocidos hasta el momento. 

Sobre la caída de los cuerpos. La refutación de Galileo a la ley de caída libre aristotélica es probablemente uno de sus resultados más conocidos. No existe certeza histórica de que haya realizado sus experimentos lanzando objetos desde la torre de Pisa, sí en cambio de sus estudios basados en experimentos con planos inclinados.

Realizando experimentos y utilizando razonamientos de este tipo concluyó que los cuerpos en caída libre se mueven con aceleración constante, y que esa aceleración depende muy levemente del peso de los cuerpos. Esta dependencia se debe al rozamiento con el aire y desaparece si la caída libre es en vacío. Estos resultados son la base del principio de equivalencia que Einstein formuló y que es uno de los pilares de la Teoría General de la Relatividad
Para resumir las contribuciones de Galileo a la mecánica, podemos citar a Newton, quien afirmó, refiriéndose a Galileo y Kepler: “...si he podido ver más allá es estando parado sobre hombros de gigantes”.
Esto no es estrictamente válido debido a que el movimiento de un punto sobre la superficie terrestre es acelerado. Si el tiempo de vuelo no es muy largo los efectos de la aceleración pueden despreciarse.








domingo, 1 de octubre de 2017

Semana del 2 al 6 Octubre 2017

 Explicaciones de Aristóteles y Galileo acerca de la caída libre.

Aristóteles había señalado que todo cuerpo sólido cae a la tierra con una velocidad que esta en función a su peso. Galileo lanzó dos objetos de diferentes masa desde lo alto de una torre intentando explicar que todos los objetos son atraídos hacia la tierra con la misma fuerza, independientemente de la masa de los mismo. De esta manera, si Galileo tenía razón, ambos objetos llegarían al suelo al mismo tiempo, cosa que sucedió.



Para contrarrestar la idea de que todo cuerpo se mantendrá en movimiento sólo si una fuerza es aplicada de forma constante sobre él, Galileo diseño do planos inclinados en ángulos opuestos y separados en su base por una superficie plana. Desde lo alto de uno de los planos soltó una esfera y dejó que rodará por la pendiente. La bola descendió corrió sobre el plano y luego subió por el plano inclinado a cierta altura. Galileo aseguro que la esfera trataba de alcanzar la altura que tenía inicialmente y que por tanto había "algo" que trataba de evitar que alcanzara su objetivo. Por tanto, Galileo afirmo que si ese "algo" no existiese y se retirara el plano inclinado opuesto la esfera seguiría en su recorrido sobre la superficie plana eternamente, según lo que se indica en las leyes de Newton.



Los aportes de Galileo Galilei fueron importantes por varios motivos: para la astronomía, Galileo pudo demostrar que la Tierra no era el centro del universo, sino el sol, que hasta ese entonces era sólo una hipótesis, (no demostrada aún) enunciada por Copérnico. A Galileo se le atribuye la mejora del telescopio. También Galileo pudo precisar el movimiento de diversos cuerpos celestes, lo que constituyó un avance importante para la navegación. El principal aporte de Galileo al pensamiento científico está dado por dos pilares fundamentales, como lo son la reproducibilidad (capacidad de repetir un experimento), y la falsabilidad, posibilidad de que un experimento no de los resultados esperados. En este sentido, sus escritos son considerados complementarios de los de Francis Bacon.


Velocidad

La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Se la representa por o . Sus dimensiones son [L]/[T]. Su unidad en el Sistema Internacional es el m/s.

En virtud de su carácter vectorial, para definir la velocidad deben considerarse la dirección del desplazamiento y el módulo, al cual se le denomina celeridad o rapidez.1

De igual forma que la velocidad es el ritmo o tasa de cambio de la posición por unidad de tiempo, la aceleración es la tasa de cambio de la velocidad por unidad de tiempo.
                                                            Aceleración
En física, la aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. En el contexto de la mecánica vectorial newtoniana se representa normalmente por o y su módulo por . Sus dimensiones son . Su unidad en el Sistema Internacional es el m/s2.
En la mecánica newtoniana, para un cuerpo con masa constante, la aceleración del cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa sobre él (segunda ley de Newton):
donde F es la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo, m es la masa del cuerpo, y a es la aceleración. La relación anterior es válida en cualquier sistema de referencia inercial.
La velocidad es la distancia recorrida por un cuerpo entre el tiempo empleado para ello.
la aceleración es el incremento de la velocidad entre el tiempo empleado en ello.
la diferencia es que la velocidad es variable y la aceleración es constante.
formulación de la ley de movimiento de los cuerpos
1.- Galileo rechaza la teoría aristotélica del movimiento. No acepta la explicación cualitativa. Él pretende una descripción del movimiento por la medida de cantidades, como relación espacio-tiempo que permite establecer lo que él llamó cantidad de movimiento que hoy llamamos velocidad. La caída libre de los graves, percibida en la experiencia como ir cada vez más deprisa se convierte ahora en una relación meramente cuantitativa de variación de cantidad de movimiento por unidad de tiempo, lo que hoy llamamos aceleración.
Ahora el movimiento de caída de los graves se interpreta como variación de relación de cantidades: en un primer orden de espacio y en un segundo orden de velocidad, con respecto al tiempo.
2.- Galileo considera tres tipos de hipótesis: las metafísicas que no tienen comprobación alguna, las inventadas para salvar la situación, como explicación de las apariencias, y las deductivas pensadas para poder obtener de ellas nuevas relaciones matemáticas entre los elementos de la observación. Estas son las que realmente interesan a la ciencia.
Galileo establece la hipótesis que le parece razonable: la variación de la cantidad de movimiento (velocidad) en el movimiento de caída libre es constante. Dicho modernamente: la aceleración es constante.
3.- Galileo en su caso realizó las siguientes deducciones:
Naturalmente simplificamos y utilizamos conceptos y expresiones matemáticas actuales
Sobre la hipótesis de que en el movimiento de caída de los cuerpos la aceleración es constante, tendríamos las siguientes relaciones:
Velocidad final del móvil: Vf = V0 + at
Velocidad media del móvil: V_m={V_0+V_f\over 2}
Espacio recorrido por el móvil: e = Vmt

En el caso de que el móvil iniciara el movimiento desde el estado de reposo, entonces:
V0 = 0 y entonces:
Vf = at;
V_m={V_f\over 2}={at\over2};
y el espacio recorrido: e={at\over2}t={1\over2}at^2
y finalmente: a={2e\over t^2}

Con estas deducciones tenemos un medio de comprobación de la hipótesis pues hemos deducido el valor de la aceleración en función de los valores del espacio recorrido, que es medible, y el tiempo, que también es medible. (Lo que no ocurre con la velocidad o la aceleración con los medios disponibles en la época). Lo que nos permitiría construir una experiencia, ahora experimento, para comprobar que el valor de dicha aceleración es siempre la misma, constante.
4.- No es cierto que Galileo se dedicase a lanzar cuerpos desde la torre inclinada de Pisa. En su lugar construyó unas rampas bien preparadas y unas bolas de bronce bien pulidas para minimizar los rozamientos. Tras numerosas mediciones halló un valor medio que vino a ser, con sus instrumentos de medida, 9,6 m/s2.
Este método, fue usado por muchos filósofos, para aplicarlos a las formulaciones políticas de la época, caso de Hobbes, Grocio o Spinoza
Te dejo 2 links para que si te animas, construyas un telescopio casero. Si lo entregas máximo el día 9 de octubre te ganas 50 participaciones. Recuerda que el número de participaciones a reunir para este mes es de 100.







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