Documento de Fisica

 

DOCUMENTO DE FISICA  FISICA  FISICA: Se encuentra entre las ciencias naturales, por que comprende el estudio de los diferentes procesos y comportamientos que se dan en la naturaleza y que no requieren de reacciones químicas . 

INTRODUCCION:   INTRODUCCION: La Física es la ciencia que se preocupa de estudiar el comportamien comportamiento to de la materia y sus interacciones mutuas con el objeto objeto de predecir los fenómenos fenómenos naturales. 

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MAGNITUD FISICA FUNDAMENTAL Y DERIVADA:  DERIVADA: 

 

a)  b)  c) 

 

Magnitud física: Es todo aquello que se puede medir   Magnitudes fundamentales: Son aquellas que no se pueden definir o expresar a partir de otras, tales como masa, tiempo y longitud.   Magnitudes Derivadas: Son Derivadas: Son aquellas magnitudes que pueden ser expresadas en función de otras por ejemplo: velocidad : m/s  

SISTEMAS DE UNIDADES:  UNIDADES: 

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Es un conjunto mínimo de magnitudes fundamentales y derivadas cuya unidad es arbitraria pero invariable con las cuales se puede describir cuantitativamente y en forma precisa todas las magnitudes de la física. Los sistemas son: Sistema Internacional, CGS sistema Cegecimal, gravitacional o técnico. Definiremos las unidades fundamentales del Sistema Internacional:

 

LONGITUD: Metro es Metro es la distancia ocupada por 1.650763.73 longitudes de ondas de la radiación anaranjada emitida por el KRIPTON  – 86 

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Otras unidades a)  1 Kilómetro b)  1 piie c)  1 yarda d)  1 pulgada 

 

de longitud son : = 1000m  = 20,48cm = 91,44 cm  = 2,54 2 ,54 cm 

MASA Kilogramo: Kilogramo: es la masa de un cilindro compuesto de platino – iridico que se conserva en la Oficina Internacional Internacional de pesos y medidas cerca de Paris .Equivale a la masa de agua destilada a 4ºC contenida en un dm3 . 

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Otras unidades de masa son. a) 1 libra = 454gr b) 1 onza = 28,35 gr c) 1 Tonelada = 1000gr

 

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TIEMPO Segundo: Segundo: Es el tiempo ocupado por 9.192.641.770, vibraciones vibr aciones de la longitud de la onda específica emitida por un átomo de Cesio- 133. 

Otras unidades son: a) 1 Minuto = 60 seg b) 1 Hora = 3600 seg c) 1 día = 86400 seg Ejemplo: Un bus recorre 108 kilómetros en 3 hora .expresa el resultado en el sistema Internacional: Nota : Rapidez = distancia/ tiempo El problema se reduce a hacer transformaciones de unidades En este caso la rapidez del bus es 108: 3 = 36 km/h En el S.I es 36000/ 3600 = 10 m/s Ejercicios Transforme a la unidad respectiva: a) 

5 Dm a metro

e) 2,5 cm a Kilometros

 

b)  c)  d) 

 

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f) 80 mm a Hm 

45 cm a pulgada

3600 horas a seg ¾ hora a minutos

g) 6000 min a hora h) 35 kg a libra

ANALISIS VECTORIAL  VECTORIAL 

Tal como en matemática los físicos descubrieron que se podía sumar restar multiplicar etc con vectores y descubrieron algunas reglas esenciales que veremos a continuación:

 

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Magnitudes Escalares: Son Escalares: Son aquellas que solo tienen modulo mas la unidad de medida.  

Por ejemplo: longitud, masa y tiempo

 

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Magnitudes Vectoriale Vectorialess: Son aquellas que tienen modulo, dirección y sentido.  

Por ejemplo desplazamiento, velocidad y fuerza.

 

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Definición: Un vector esta representado por un segmento de resta orientado, ósea, posee un sentido Definición: señalado por una flecha un modulo y una dirección.  

Características de un vector : la longitud de la flecha representa el modulo, la línea donde se encuentra es la dirección y el sentido lo indica la flecha. echa. 

Modulo o magnitud del vector se vector se obtiene a través de la expresión:

2 I a I = √  x  x + Donde x = a cos &  

 ________  _    _______

 

2 y y = b cos & 

 

La dirección del vector corresponde corresponde al ángulo ángulo & entre el vector vector a y el eje X a = arctan & = y/x

 

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OPERACIONES ENTRE VECTORES:  VECTORES: 

Dos vectores son iguales si tienen igual magnitud dirección y sentido El producto de un vector vector por un escalar K da como resultado K veces el vector original

 

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SUMA DE DOS VECTORES: VECTORES: 

Para obtener la suma de dos vectores se aplican dos Métodos Que son los que analizaremos a continuación:

 

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el del Polígono y el del paralelogramo

METODO DEL POLIGONO:  POLIGONO: 

Las flechas que representan a los vectores se colocan de modo que sus orígenes coincidan con el extremo del vector anterior .El .El vector resultante se obtiene uniendo obtiene  uniendo el origen del primer vector con el extremo del ultimo vector.

 

 

METODO DEL PARALELOGRAMO PARALELOGRAMO: 

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Dados dos vectores se forma un paralelogramo que tenga por lados adyacentes los vectores a sumar el vector resultante corresponde a la diagonal que p parte arte del origen común

 

METODO ANALITICO:  ANALITICO: 

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Si se conocen los pares ordenados de los distintos vectores por sumar el par ordenado del vector resultante se obtiene sumando las abscisas y ordenadas respectivas de cada vector. EJERCICIOS. 1.- Exprese a la un unidad idad correspondiente. a)  5 horas 3minutos 25 seg a segundos b) 108km/h a m/seg c) 4 yardas a metros d) ¾ horas a minutos e) 0,25 cm a Dm f) 200 libras a kg 2.- Despejar variables: a)  X = v.t +1/2 at2  despejar a y v b) 

E = mc2

c) 

F = KQq / r2 despejar Q y r

d) 

V2 = W2 + 2ad despejar a y w

despejar m y c

ENSAYO   ENSAYO PRACTICA LO APRENDIDO  APRENDIDO  1.-¿Cuál de las siguientes magnitudes No es un escalar? a) masa b) densidad c) volumen d) peso 2.- Las siguientes magnitudes son vectores excepto: a) aceleración b) longitud c) velocidad d) momentun 3.- 72km/h Expresado en el sistema internacional es: a) 2m/s b) 20m/s c) 30m/s d) 100m/s5. 4.-Al despejar

v0 de la expresión: d = t + ½gt2

Se obtiene.  obtiene. 

v0 = 2d + gt2  b) v0 = 2d - gt2 c) v0 = ( 2d -  gt2 ) / 2t  d) v0 = ( 2d - gt2 ).2t a) 

 

5) Se tienen tres vectores A, B, C los cuales forman un triángulo equilátero de lado P . Al Calcular el valor de A + B + C se obtiene un v vector ector de longitud:

 

  a)  3P b)  2P c)  P d)  P/3 6) La magnitud máxima de la sustracción de dos vectores, cuyas magnitudes son 6 y 8 es. a) 5 b) 8 c) d) 10 14 7) La figura muestra dos vectores perpendiculares ( U,V ) Si U = 8 V= 15, entonces la magnitud del vector resta es: a)  b)  c)  d) 

7 8 17 23

DESCRIPCION DE LOS MOVIMIENTOS  MOVIMIENTOS  

 

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Cinemática : Es la rama de la Física que se preocupa de estudiar el movimiento de los cuerpos sin importar las causas que lo producen. En el estudio de la cinemática intervienen los siguientes conceptos que quedan definidos de la siguiente manera :

 

Movimiento:

 

cuando un cuerpo se mueve con respecto a otro que esta en reposo esto implica que no existe ningún cuerpo que este en reposo.

 

Sistema de referencia: movimiento y este se

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.

todo lo que nos rodea esta en movimiento  

Movimiento relativo:

es la posición desde donde el cuerpo comienza su

puede representar por medio de sus ejes coordenados.

 

Posición: Es la coordenada que ocupa un cuerpo respecto a un sistema de referencia.

 

: Cambio de posición que experimenta un cuerpo durante un intervalo de tiempo, se representa con una flecha por tratarse de un vector.

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Desplazamiento

 

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Trayectoria. Conjunto de puntos ocupado por un cuerpo en su movimiento.

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La trayectoria puede ser recta, o curvilínea

   

 

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Espacio recorrido: Medida de la trayectoria que describe el móvil, es un escalar El espacio recorrido se calcula con la expresión: d = v.t 

Rapidez media: Espacio recorrido por el cuerpo en la unidad de tiempo, sirve para medir cuan de prisa se mueve un cuerpo

 

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Velocidad media: Desplazamiento que sufre el cuerpo en la unidad de tiempo.

Velocidad Instantánea: es la velocidad que posee un cuerpo en un tiempo dado.

 

Movimiento Uniforme: Cuando el móvil recorre espacios iguales en tiempos iguales.

 

Movimiento Uniforme Rectilíneo (MUR): línea recta.

 

Pendiente de una recta:

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el móvil se mueve en

Dados dos puntos de la recta se calcula la pendiente hallando el cuociente entre el avance vertical y el avance horizontal.

Análisis Gráfico   

 

En el gráfico ( (d,t) d,t) la pendiente de la recta representa la velocidad del móvil  móvil 

 

Si la inclinación es hacia arriba la pendiente es positiva y significa que el móvil se aleja de su punto de partida   Si la inclinación es hacia abajo la pendiente es negativa y significa que el móvil se acerca a su punto de partida.   .Si la recta es paralela al eje del tiempo la pendiente es cero, significa que el móvil se encuentra en reposo. Además al observar el gráfico podemos saber cuanto avanza o retrocede el móvil, Con sencillos cálculos podemos obtener el camino recorrido y el desplazamiento La rapidez en cada intervalo, la rapidez y el desplazamiento total.

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Ejercicios: 1.-Un móvil viaja desde Coronel a Concepción con una rapidez de 36km/h ¿Cuanto recorre en 3 horas si su velocidad es constante?

 

 

2.- Un b bus us viaja en una carretera a 80km/h, por delante de el va un auto a 100km/h y en sentido contrario por la otra pista viene un motociclista a 90km/h a) ¿Qué observa el chofer del bus? b) ¿Qué observa el chofer del auto? c) ¿Qué observa el chofer de la motocicleta? 3.- ¿Con que rapidez se aproximan dos vehículos que se mueven por la misma pista y en sentidos contrarios uno va a 100km/h y el otro va a 80km/h? 4.- ¿Con que rapidez se alejan dos buses que viajan a 100km/h y 50km/h ? 5.- Un velero navega siguiendo la trayectoria que se indica en el diagrama en el tramo AB tarda 20 minutos, en el BC demora 25 minutos y en CA 30 minutos. Encuentre :  _______________________  _______________ _______________ ______________ ______________ _______ A 15km B 20km

C

a) La distancia total recorrida por el velero b)  la rapidez media en cada uno de los tramos c)  la rapidez del velero d)  El desplazamiento en cada tramo e)  El desplazamiento total efectuado por el velero f)  La velocidad media en cada tramo. 6.- Un auto se detiene a 10km de su posición inicial y se mantiene en reposo durante 30 segundos. Luego se desplaza 15km y en ese tramo demora 10 minutos, luego retrocede 10km demorando 5 minutos y se mantiene en reposo por 1 15 5 minutos.

MOVIMIENTO UNIFORME ACELERADO MUAR   Si un móvil describe una trayectoria rectilínea y va aumentando uniformemente su velocidad en el tiempo Diremos que es un movimiento es uniforme acelerado su aceleración es constante en el tiempo, es decir: a = ( Vf  – Vi ) / ( ó

tf - ti

)

Vf   = Vi  + at X = Vi t + a.t2  / 2

V2f – V2i = 2ax Por tratarse de magnitudes vectoriales, la posición, velocidad y aceleración están asociadas a sistemas de referencia arbitrarios lo que genera la adopción de signos para estas magnitudes. MOVIMIENTO UNIFORME RETARDADO MUR   si su aceleración es constante y de sentido contrario al Un móvil con movimiento rectilíneo es retardado vector velocidad, esto significa que la velocidad del móvil va disminuyendo uniformemente a medida que transcurre el tiempo.Llegando el momento en que el móvil se detiene, V i = 0 , obteniendo las siguientes ecuaciones. Xmax = Vi 2  / 2a

tmax = Vi  / a

La característica principal de un M.U.R. se refiere a que la velocidad y la aceleración tienen sentidos opuestos.Por lo tanto, rigen las mismas ecuaciones del M.U.A, con la salvedad de que al adoptar la velocidad valor positivo, según sistemas de referencia elegido. En un gráfico (v, t ) se obtiene el valor de la ve velocidad locidad   1.- Si la gráfica es una recta inclinada hacia arriba la velocidad aumenta 2.- Si la gráfica es una recta inclinada hacia abajo la velocidad disminuye 3.- Si la grafica es una recta paralela al eje del tiempo la velocidad es cero 4.- El área bajo la curva representa el camino recorrido por el móvil. EJERCICIOS   EJERCICIOS 1.- Si la ecuación de un cuerpo es x ( t) = 4t + 6t 2 

 

 

a) ¿Cuál es la posición inicial del cuerpo? b ) La rapidez media al cabo de 3seg Respuestas : a x = 0, b) v= 66m/s

2.- La distancia entre Santiago y Valparaíso es 150km desde ambas ciudades parten al mismo tiempo dos autos uno a 100km/h y el otro a 50km/h uno al encuentro del otro. a) ¿Cuánto tiempo después de partir se encuentran? b) ¿ A q que ue distancia de Santiago y de Valparaíso se encuentran c) ¿Cuál es el tiempo total empleado por los automovilistas en cubrir la ruta? Respuestas :a) Respuestas  :a) t= 1h, b) se encuentran a 100km de Sntgo y a 50km de Valp c) t = 4,5 h 3.- Un automovilista que se mueve a 90km/h repentinamente ve un un perro en medio del camino 50m delante de él .Este acciona los frenos inmediatamente llegando a una desaceleración de 5m/seg 2 a) ¿Cuánto demora en quedar totalmente detenido? b) ¿Cuánto recorre antes de tenerse? c) ¿Qué le paso al perro? Respuestas : a) : a) 5seg, b) 62,5 m, c) Si el perro quedo inmóvil de susto, muere, puesto que el trecho necesaria para que el auto se detenga es mayor que la distancia original entre ellos. 4.- Un bus va a 72km/h si al cabo de 5seg alcanza una velocidad de 108km/h ¿Cuál es la aceleración del móvil? Respuesta :2m/seg2 5.- Una partícula posee un MUA cuya aceleración es 3m seg 2 Durante 6 seg, la partícula parte del reposo Obtener la velocidad final Respuesta : Respuesta  : 18m/seg 6.- El movimiento de una partícula esta dado por la ecuación: 4t 2 + 3t+5 Determine ¿Cuál es la velocidad y la aceleración? Respuesta : Respuesta  : 5m/s, a = 2m/seg 2 7.- Un auto parte del reposo y acelera a razón de 6m/seg 2 Durante 7seg.Calcular la velocidad final y la distancia recorrida. Respuesta : 148,5m. : 148,5m. v= 42m/seg 8.- Cuál es el desplazamiento de un tren que acelera uniformemente desde 11m/s hasta 33m/sen un un intervalo de tiempo de 20seg . Respuesta : 440m, a = 1,1 m/seg 2 9.- Un avión recorre 600m con una aceleración de 3 m/seg 2 si su velocidad inicial es de 20m/s¿Cuál es su velocidad final ? Respuesta : Respuesta  : 660m/seg 10.- Qué distancia recorre un Jet durante 10seg mientras su velocidad cambia de 150m/s a 75m/s con aceleración constante. Respuesta : Respuesta  : 850m 11.- Un avión debe alcanzar una velocidad de 71m/s para despegar. Si la pista tiene 1km de longitud ¿Cuál debe ser la aceleración del avión? Respuesta : Respuesta  : 2,5 m/seg2