TEMAS SELECTOS DE FÍSICA 1 - Editorial Patria

1y ago
95 Views
13 Downloads
3.90 MB
25 Pages
Last View : 3d ago
Last Download : 28d ago
Upload by : Maxton Kershaw
Transcription

TEMAS SELECTOSDE FÍSICA 1Héctor Pérez Montielprimera edición ebook 2014

Para establecercomunicación connosotros puedeutilizar estosmedios:correo:Renacimiento 180,Col. San Juan Tlihuaca,Azcapotzalco, 02400,México, D.F.Grupo Editorial Patria División Bachillerato, Universitario y ProfesionalDirección editorial: Javier Enrique CallejasCoordinación editorial: Alma Sámano CastilloRevisión técnica: Alex Polo VelázquezDiseño de interiores y portada: Juan Bernardo Rosado SolísSupervisor de producción editorial: Miguel Ángel Morales VerdugoDiagramación: Jorge Antonio Martínez Jiménez y Gustavo Vargas MartínezIlustraciones: Jorge Antonio Martínez Jiménez, Gustavo Vargas Martínez, Carlos Enrique LeónChávez, Victor E. Sandoval IbáñezFotografías: Thinkstocke-Mail:Temas selectos de Física [email protected] integral por competenciasDerechos reservados: 2014, Héctor Pérez Montiel 2014, Grupo Editorial Patria, S.A. de C.V.Fax pedidos:ISBN ebook: 978-607-744-020-8(0155) 5354 9109 5354 9102sitio web:Renacimiento 180, Col. San Juan Tlihuaca,Delegación Azcapotzalco, Código Postal 02400, México, D.F.Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial MexicanaRegistro núm. 43www.editorialpatria.com.mxQueda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial del contenido de la presente obra encualesquiera formas, sean electrónicas o mecánicas, sin el consentimiento previo y por escrito del editor.Impreso en México / Printed in Mexicoteléfono:(0155) 53 54 91 00Primera edición ebook: 2014

Grupo Editorial Patria ContenidoIntroducción a la asignatura y a tu libro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IVCompetencias genéricas del Bachillerato General. . . . . . . . . . . . .VICompetencias disciplinares extendidasdel campo de la Física. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIILas secciones de tu libro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIIIBLOQUE1Aplicas la estáticaBLOQUE2BLOQUE3Describes la cinemática de tu entorno1.1 Origen de una fuerza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71.2 Vectores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161.3 Cuerpos en equilibrio y momentos de fuerza. . . . . . . . . . . . .382.1 Movimiento de traslación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .672.2 Sistemas de referencia inercial y no inercial. . . . . . . . . . . . . . .672.3 Movimientos de traslación en dos dimensiones. . . . . . . . . .802.4 M ovimiento circular uniforme (MCU) y movimientocircular uniformemente acelerado (MCUA). . . . . . . . . . . . .852.5 Movimiento de rotación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .943.1 Movimiento de cuerpos rígidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113.2 Energía cinética rotacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .al114Analizas la cinética rotacional3.3 Trabajo y potencia de rotación en cuerpos rígidos. . . . . . . . 1193.4 M áquinas simples: Palancas, plano inclinado, cuña,tornillo, ruedas, poleas, engranes, torno y transmisióndel movimiento de rotación por medio de bandas. . . . . . . . 127Respuestas de los ejercicios propuestos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143Anexos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Bibliografía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151III

Introducción a la asignatura y a tu libroIntroduccióna la asignatura y a tu libroTemas selectos de física 1Héctor Pérez MontielTemas selectos de Física 1 está completamente apegado a los contenidos correspondientes a dicha asignatura,de acuerdo con el programa del Bachillerato General.Este libro es una importante herramienta en el desarrollo de las competencias disciplinares extendidas, para quienes han optado por continuar estudios relacionados con las ciencias, de tal manera que sean capaces de movilizarrecursos cognitivos para hacer frente a diferentes tipos de situaciones con un buen juicio y a su debido tiempo, afin de definir y solucionar verdaderos problemas.Lo anterior se logra en virtud de que por medio de diferentes actividades propuestas el estudiante resuelva problemas, tome decisiones haciendo un análisis crítico y reflexivo, desarrolle su creatividad al diseñar dispositivos, proponga actividades experimentales y formas de representación gráfica para situaciones que observe en su entorno,aplique e interprete expresiones matemáticas, utilice calculadora y computadora, haga uso correcto del lenguajeal elaborar resúmenes, reportes escritos, investigaciones y situaciones didácticas.También propicia el trabajo individual, en equipo y grupal, promoviendo que aprenda de manera autónoma yconstruya sus conocimientos, movilizando sus saberes dentro y fuera del aula, de tal manera que relacione loaprendido con su vida cotidiana.Este libro se ha organizado de acuerdo con el programa oficial de la asignatura, mismo que consta de los siguientesbloques de estudio:Bloque 1Aplicas la estática. En este bloque el docente promueve en el alumno desempeños que le permiten evaluar lasaplicaciones de la estática, a partir de la construcción de modelos esquemáticos y analíticos de las fuerzas vectoriales; en hechos notables de la vida cotidiana valorando las aplicaciones metodológicas.Bloque 2Describes la cinemática de tu entorno. En este bloque el docente promueve en el alumno desempeños que lepermiten conocer y describir el comportamiento de la cinemática, aplicando los conceptos de desplazamiento yIV

Grupo Editorial Patria velocidad angular, deduciendo la fuerza centrípeta y centrífuga en su entorno y aplicando los conceptos de movimiento de traslación y rotación en forma apropiada en la realización de actividades experimentales, atendiendoproblemas relacionados con el tipo de movimiento que efectúe.Bloque 3Analizas la cinética rotacional. En este bloque el docente promueve en el alumno desempeños que le permitenconocer, identificar y analizar la aplicación de la cinemática sobre cuerpos rígidos, relacionados con el movimiento de rotación y traslación, para resolver problemas de trabajo y potencia en diferentes circunstancias.Como siempre, nos será grato saber que este libro cumple con el objetivo para el cual fue escrito y estaremosatentos a sus valiosos comentarios y aportaciones que enriquezcan esta obra.Héctor Pérez Montiel

Competencias genéricas del Bachillerato GeneralCompetencias genéricas del Bachillerato GeneralLas competencias genéricas son aquellas que todos los bachilleresdeben estar en la capacidad de desempeñar, y les permitirán a losestudiantes comprender su entorno (local, regional o internacional) e influir en él, contar con herramientas básicas para continuaraprendiendo a lo largo de la vida, y practicar una convivencia adecuada en sus ámbitos social, profesional, familiar, etc., por lo anterior estas competencias constituyen el Perfil del Egresado del Sistema Nacional de Bachillerato.A continuación se listan las competencias genéricas:1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue.2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros.3. Elige y practica estilos de vida saludables.4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.7. Aprende por iniciativa e interés propios a lo largo de la vida.8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales.11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.VI

Grupo Editorial Patria Competencias disciplinares extendidas del campo de la FísicaCompetencias disciplinares extendidasdel campo de las ciencias experimentalesBloques de aprendizaje1232. E valúa las implicaciones del uso de la ciencia y la tecnología, así como los fenómenos relacionadoscon el origen, continuidad y transformación de la naturaleza para establecer acciones a fin depreservarlas en todas sus manifestaciones.XXX3. A plica los avances científicos y tecnológicos en el mejoramiento de las condiciones de su entornosocial.X4. E valúa los factores y elementos de riesgo físico, químico y biológico presentes en la naturaleza quealteran la calidad de vida de una población para proponer medidas preventivas.X1. V alora de forma crítica y responsable los beneficios y riesgos que trae consigo el desarrollo dela ciencia y la aplicación de la tecnología en un contexto histórico-social, para dar solución aproblemas.X5. A plica la metodoloía apropiada en la realización de proyectos interdisciplinarios atendiendoproblemas relacionados con las ciencias experimentales.X6. U tiliza herramientas y equipos especializados en la búsqueda, selección, análisis y síntesis para ladivulgación de la información científica que contribuya a su formación académica.X7. D iseña prototipos o modelos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrarprincipios científicos, hechos o fenómenos relacionados con las ciencias experimentales.X8. C onfronta las ideas preconcebidas acerca de los fenómenos naturales con el conocimientocientífico para explicar y adquirir nuevos conocimientos.XXXXXXXX9. V alora el papel fundamental del ser humano como agente modificador de su medio naturalproponiendo alternativas que respondan a las necesidades del hombre y la sociedad, cuidando elentorno.10. R esuelve problemas establecidos o reales de su entorno, utilizando las ciencias experimentalespara la comprensión y mejora del mismo.VII

LasSecciones deTu libroInicio de bloqueObjetos de aprendizajeEn los objetos de aprendizaje encontraráslos contenidos estructurados, integrados ycontextualizados con una secuencia lógicay disciplinar, y que son de gran relevancia ypertinencia al nivel educativo en el que teencuentras.Competencias por desarrollarSe trata de una conjunción de competenciasdisciplinares a lograr en cada bloque, que tepermiten demostrar la capacidad que tienespara aplicar tus conocimientos en situacionesde la vida personal o social, ya que al mismotiempo pondrás en práctica tus destrezas,habilidades y actitudes.¿Qué sabes hacer ahora?Aplicas la estáticaEsta sección constituye unapropuesta de evaluacióndiagnóstica que te permitiráestablecer las competenciasy conocimientos con los quecuentas, para así iniciar laobtención de conocimientos ycapacidades nuevas.1B LO Q U EObjetos deaprendizajenOrigen de una fuerzanVectoresnCuerpos en equilibrionMomentos de fuerzaDesempeños por alcanzarnValora la estática al aplicar el método analítico y esquemático, en situaciones de suvida cotidiana.nDiseña prototipos o modelos para resolver problemas y demostrar principioscientíficos, hechos o fenómenos relacionados con la estática.nConfronta las ideas preconcebidas acerca de los fenómenos naturales con elconocimiento científico para explicar los elementos relacionados con la estática yadquirir nuevos conocimientos.nEvalúa las implicaciones del uso de momentos de fuerza y los relaciona con fenómenosnaturales.trumento o dispositivo se utiliza para cambiarla y cómo debe aplicarse la¿Qué sabes hacer ahora?Evalúa las aplicaciones de la estática a partir de la construcción de modelosesquemáticos y analíticos de las fuerzas vectoriales en hechos notables de la vidacotidiana, valorando las implicaciones metodológicas.fuerza para que cueste menos trabajo hacerlo.Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas: 9. ¿Sabes cómo se determina la magnitud del momento de una fuerza? Si larespuesta1. Describe con tres ejemplos de tu vida cotidiana qué es unafuerza.es afirmativa, descríbelo.¿Cómo determinas2. Describe con ejemplos de tu entorno: a) fuerzas 10.por contacto,b) fuer- dónde se localiza el centro de gravedad de un palo deescoba?zas a distancia.3. ¿Cuáles son las magnitudes escalares y vectoriales?4. ¿Qué es un vector y cuáles son sus características?Coevaluación e intercambio de ideas y aprendizajes5. Observa tres cuerpos físicos que se encuentran en reposo a tu alredevez querespondido, espera la indicación de tu profesor(a) para interdor. Después escribe cómo explicas desde el punto Unade vistade lahasfísica,cambiarrespuestaslas causas por las cuales están en reposo, y qué tendríasquetushacerpara con las de otro compañero o compañera. Después dehaber leído sus respectivas respuestas pónganse de acuerdo y respondanque se pongan en movimiento.nuevamente las mismas preguntas. Participen con el resto del grupo en su6. ¿Por qué un árbol por alto que sea no cae?exposición y discusión y establezcan conclusiones.7. ¿Por qué es necesario poner varillas de unión de una pata a otra en lassillas de tu escuela?8. ¿Has cambiado alguna vez una llanta de automóvil o has visto cómo sehace? Si la respuesta es afirmativa, explica cómo se cambia, qué ins-Situación didáctica2BLOQUE¿Cómo lo resolverías?Describes la cinemática de tu entornoSituación didáctica¿Cómo lo resolverías?Rúbrica¿Qué actividad experimental puedo diseñar y realizar para describir y demostrar lascaracterísticas de alguno de los siguientes movimientos?En cada bloque iniciamos con una situación didáctica que bien puedeser resolver un problema, realizar un experimento, un proyecto, unainvestigación o una presentación, o bien elaborar un ensayo, un video,un producto, una campaña o alguna otra actividad que permita queadquieras un conocimiento y competencias personales o grupales, através de un reto.nRectilíneo uniformemente aceleradonParabóliconCircularnRotacional¿Cómo sabes que lohiciste bien?Las rúbricas son métodosprácticos y concretos quete permiten autoevaluartey así poder emprenderun mejor desempeño.Puedes encontrar tantoactitudinales como deconocimientos.Nota: Esta situación didáctica la realizarás en el tiempo que tu profesor (a) lo indique.Secuencia didáctica 1¿Qué tienes que hacer?A continuación se lista una serie de acciones que debes seguir paracontestar la pregunta formulada. Es importante que las realices enforma entusiasta, propositivo, colaborativo, reflexivo, claro y obje tivo, de tal manera que esta experiencia resulte útil para fortalecertu aprendizaje, reconocer tus debilidades para superarlas y tus for talezas para beneficiarte de ellas.2. Investiguen en la bibliografía o vía internet lo referente a dichomovimiento y utilicen este libro para complementar la infor mación. Elaboren un resumen con las ideas clave.3. Pónganse de acuerdo para que expliquen y demuestren antelos demás equipos por medio de la actividad experimental, las1. De acuerdo con las instrucciones de tu profesor(a), forma unequipo, seleccionen el movimiento del cual realizarán la acti vidad experimental.características del movimiento que seleccionaron.RúbricaCriterios que debes considerar para resolver la pregunta hecha enla situación didáctica y que serán de utilidad para que tú y tu profe sor (a) puedan evaluar y valorar tu desempeño.Secuencia didáctica3. Participen todos los integrantes en la exposición y demostra ción de su actividad experimental; háganlo de manera organi zada y expliquen las conclusiones a las que llegaron, las dificul tades que se les presentaron y de qué manera las resolvieron.1. Deben participar todos los integrantes del equipo en la elabo ración del resumen con las ideas clave, en la manera que dise ñarán y llevarán a cabo la actividad experimental ante sus com pañeros, así como en el acopio del material que necesitarán.¿Qué tienes que hacer?4. nlos demás equipos ideas, experiencias y aprendizajes adquiri dos, de tal manera que se enriquezcan sus conocimientos.2. Elaboren en cartulinas, papel rotafolio, o en la computadora,el resumen que les servirá como apoyo para explicar y demos trar su actividad experimental.La secuencia didáctica es una guía para que puedas adquirir los cono cimientos y desarrollar habilidades a través de una metodología quefacilite y dirija tus pasos. Son además descriptores de procesos que porel análisis detallado que hacen, facilitan tu actividad y tus resultados.Grupo Editorial Patria 60Respuestas de los ejercicios propuestosB 35.5 35 30aPáginac) R 512.25 m/sFricciónB 38.6 38 36a1. Ne 0.762. Ne 0.6Los ejercicios propuestos en este libro te ayudarán a movilizar yconsolidar los conocimientos adquiridos en situaciones reales ohipotéticas, mismas que te llevarán a un proceso de interacción,seguridad y soltura durante tu aprendizaje.3. Nd 0.44. F 15 NDescomposición y composiciónrectangular de vectoresdy 28.28 NFy 25.28 N( F1y)( P)( F2)(1.7)c) MA 0 RB r 6 m ( F2 r 6 m) ( P r 3 m) ( F1y r 1 m) (1.8)La experiencia que logres a tráves de los talleres, actividadesexperimentales y de laboratorio te ofrece la posibilidad de desarro llar tus competencias y habilidades en la solución de problemas ensituaciones cotidianas, además de estimular y fomentar tu aprendi zaje cooperativo durante el trabajo en equipo. MA RB r 6 mr1m 0500 N r 6 m MA RB r 6 m3 000 Nm MA RB r 6 m5 966 Nm 0700 r 3 m2 100 NmRB994.33 N F RA994.3 N RA1 000 N r 0.8662 066 N 0RA 2 066 N994.3 N 1071.7 N Vy 6.128 m/sT234 56 300 N1 acre 4 048.33 m2n1 m3 1 000 litrosn1 m3 1 r 106 cm3n1 litro 1 000 cm3n1 Å 1 r 10b) R 4.78 Nn1 m 3.28 pien1 m 1.093 yardasn1 milla 1.609 km1 litro 1 000 mlnn1 milla marina 1.852 km1 ml 1 cm3nn1 pie 12 pulgadas1 litro 1 dm3nn1 pulg 2.54 cm1 galón 3.785 litrosnn1 pie 30.48 cmn1 yarda 3 pieB 76.1 76 6a10mBibliografíad) R 3.1 NBásicaf)1 yarda 91.44 cmHewitt,Paul G. Física conceptual. México, 9a. ed., Pearson Educación, 2004.b) MasanVelocidadn1 km/h 0.2778 m/snmilla/h 1.609 km/hn1 m/s 3.28 pie/sn1 nudo 1 milla marina/hn 1 kgHéctor.1 000Físicag General. México, 4a. ed., Grupo editorial Patria, 2010.n nudo 1.852 km/hPérez Montiel,n 1 kg 2.2 librasg) FuerzaTippens, Paul E. Física, conceptos y aplicaciones. México, 6a. ed., McGraw-Hill, 2001.n 1 libra 454 gn 1 kgf 9.8 Nn1 tonelada 1 000 kgComplementariac) Tiempon 1A.hFundamentos60 min de física. México, 6a. ed., Thomson Learning, 2004.Raymond,n 1 min 60 sn1 año 365.24 días1. R 44 Nn1 siglo 100 años292 n2. R 385 N104 n1 kgf 1 000 gfn1 N 1 r 105 dinasn1 kgf 2.2 lbfn1 lbf 454 gfnl lbf 4.448 Nh) Trabajo y energían1 joule (J) 0.24 cal1 década 10 añosn1 cal 4.18 Jn1 lustro 5 añosn1 kW h 3.6 r 106 Jn1 día 86 400 sn1 eV 1.602 r 1019JOtras herramientas139T700 NTT13mT11 acre 4 840 yardas21 acre 43 560 pie2ne) VolumenGiancoli,principioscon aplicaciones. México, 6a. ed., Pearson, 2006.n C.1 Física,h 3 600sTu libro cuenta también con glosario,bibliografía, vínculos en Internet, líneas detiempo, diagramas, mapas conceptualesademás de atractivas imágenes y otrasmuchas secciones y herramientas que teresultarán muy útiles y complementarántu aprendizaje.146Eb)nnB 32 27 respecto al surb)10 n 1 angstrom (Å) 1 r 10 cmBibliografía87. VR 76 E100 N1 km 1 000 mSuma de más de dos vectoresangulares o concurrentes25 10 T2nPáginasT1B 50.2 50 12aEjercicios propuestosa)Es importante mencionar que a lo largo

Temas selecTos de física 1 Héctor Pérez Montiel Temas selectos de Física 1 está completamente apegado a los contenidos correspondientes a dicha asignatura, de acuerdo con el programa del Bachillerato General.