colegio franciscano agustÍn...

COLEGIO FRANCISCANO AGUSTÍN

GEMELLI

AREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL

“LOADO SEAS MI SEÑOR POR LA HERMANA MADRE TIERRA Y POR TODOS LOS SERES QUE EN ELLA HABITAN. ASÍ SE LOGRARA UN FELIZ

Y BELLO HABITAR EN EL MUNDO”.

“SAN FRÁNCISCO DE ASÍS”

FISICA

GRADO SEXTO

2012

CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Física 6 2

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INTRODUCCIÓN

La física es la ciencia que se ocupa de los componentes del Universo, de las fuerzas que estos ejercen entre sí y de los efectos de dichas fuerzas. Esta ciencia está estrechamente relacionada con las demás ramas de las Ciencias Naturales, y en cierto modo las engloba a todas. La química, por ejemplo, se ocupa de la interacción de los átomos para formar moléculas; gran parte de la geología moderna es en esencia un estudio de la Física de la Tierra y se conoce como geofísica, la astronomía trata del estudio de las estrellas y del espacio exterior. Incluso los sistemas vivos están constituidos por partículas fundamentales que siguen el mismo tipo de leyes que las partículas más sencillas estudiadas tradicionalmente por los físicos. Hasta principios del siglo XIX, era frecuente que los físicos fueran al mismo tiempo matemáticos, filósofos, químicos, biólogos o ingenieros. Los físicos modernos tienen que limitar su atención a una o dos ramas de su ciencia. El hombre, para facilitar el estudio de la ciencia ha creído conveniente dividirlas en varias ramas, y esto es enteramente convencional. La palabra Física proviene del término griego “physis” que significa “Naturaleza”, por lo tanto, la Física podría ser la ciencia que se dedica a estudiar los fenómenos naturales; este fue el enfoque de la Física hasta principios del siglo XIX con el nombre de ese entonces “Filosofía Natural”. A partir del siglo XIX se redujo al campo de la Física, limitándola al estudio de los llamados “Fenómenos Físicos”, los demás se separaron de ella y pasaron a formar parte de otras ciencias naturales. Es innegable que el estudio de la Física involucra la experimentación del fenómeno y la

cuantificación del mismo, por eso es importante combinar la teoría, con ayuda de las clases

dictadas por los profesores o la bibliografía de los diversos libros del curso y la práctica o

experimento del fenómeno en estudio; pues así lo hicieron los grandes científicos como

Arquímedes, Galileo, Newton, Einstein entre otros.


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TABLA DE CONTENIDO

UNIDAD UNO: INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA ........................................................................ 5

LECTURA AFECTIVA............................................................................................................... 6

CONCEPTO DE FÍSICA ........................................................................................................... 8

PARTES DE LA FÍSICA ........................................................................................................ 9

PRESIÓN ATMOSFÉRICA ..................................................................................................... 14

PRACTICA DE LABORATORIO ............................................................................................. 16

UNIDAD DOS: FUERZA ......................................................................................................... 20

LECTURA AFECTIVA............................................................................................................. 21

FUERZA ................................................................................................................................. 25

CLASES DE FUERZAS: ...................................................................................................... 27

FUERZA DE CONTACTO: .................................................................................................. 27

FUERZAS A DISTANCIAS: ................................................................................................. 28


PENSEMOS EN EL ICFES ..................................................................................................... 34

UNIDAD TRES: FUERZA (FUERZA GRAVITATORIA) .......................................................... 35


FUERZA DE GRAVEDAD ...................................................................................................... 38

EQUILIBRIO ........................................................................................................................... 41

CLASES DE EQUILIBRIO ................................................................................................... 42

3ra LEY DE NEWTON (Ley de la Acción y la Reacción) ........................................................ 42


UNIDAD CUATRO: ENERGÍA Y MOVIMIENTO .................................................................... 47


LA ENERGÍA .......................................................................................................................... 51

MOVIMIENTO ......................................................................................................................... 54

CLASIFICACIÓN DEL MOVIMIENTO ................................................................................. 54


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MEDIDAS DEL MOVIMIENTO ............................................................................................ 56

VELOCIDAD ........................................................................................................................ 56

ACELERACIÓN ................................................................................................................... 57


EXAMEN FINAL ..................................................................................................................... 60

BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................... 61

WEB GRAFÍA ......................................................................................................................... 61


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UNIDAD UNO: INTRODUCCIÓN A LA

FÍSICA

PROPÓSITO

Investigar, comprender y apropiar los conceptos generales sobre la Física, y Presión Atmosférica con sus unidades fundamentales.


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LECTURA AFECTIVA Los fenómenos naturales son intrínsecos a la naturaleza, nacen con ella, es imposible que el hombre pueda regirlas o alterarlas, como ejemplos tenemos: la caída de los cuerpos, los fenómenos ópticos, la atracción magnética, la transformación de la energía, entre otros; por otro lado es obvio afirmar que siempre existió una interacción mutua entre el hombre y la naturaleza. El ser humano mediante su inteligencia trató de encontrar la solución al porqué de los fenómenos naturales, surgió entonces la ciencia que no es más que el conocimiento y estudio de las leyes de la naturaleza. Sería absurdo dar una fecha al nacimiento de la ciencia, pues ésta aparece tras una evolución continua del hombre en el espacio y en el tiempo. Entiéndase que la ciencia encierra un conocimiento cualitativo y cuantitativo de las leyes naturales; pues si no se puede medir y expresar en números las leyes de un fenómeno, por más que su explicación cualitativa sea contundente, ésta será pobre e insatisfactoria; de ahí que las matemáticas se convierten en una herramienta imprescindible en la formulación de una Ley.

¿Para qué sirve la ciencia? Realmente esta pregunta es muy amplia, pero de manera general se puede afirmar que sirve para:

Prevenir el acontecimiento futuro de un fenómeno natural (terremoto, lluvia, huracán, etc.)

Poder usarlas de acuerdo a nuestros intereses. Usamos el viento para trasladarnos en avión; usamos la caída del agua para generar energía eléctrica; usamos los

Diferentes tipos de ondas para comunicarnos.


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Modernizarnos, pues la ciencia tiene su aplicación directa, por ejemplo: La Ingeniería, La Medicina, La Astronomía, etc.

El hombre, para facilitar el estudio de la ciencia ha creído conveniente dividirlas en varias ramas, y esto es enteramente convencional. La palabra Física proviene del término griego “physis” que significa “Naturaleza”, por lo tanto, la Física podría ser la ciencia que se dedica a estudiar los fenómenos naturales; este fue el enfoque de la Física hasta principios del siglo XIX con el nombre de ese entonces “Filosofía Natural”. A partir del siglo XIX se redujo al campo de la Física, limitándola al estudio de los llamados “Fenómenos Físicos”, los demás se separaron de ella y pasaron a formar parte de otras ciencias naturales. Es innegable que el estudio de la Física involucra la experimentación del fenómeno y la cuantificación del mismo, por eso es importante combinar la teoría, con ayuda de las clases dictadas por

los profesores o la bibliografía de los diversos libros del curso y la práctica o experimento del fenómeno en estudio; pues así lo hicieron los grandes científicos como Arquímedes, Galileo, Newton, Einstein entre otros. (Tomado del Libro Física I, Prof. René Alexander Castillo)

ANALIZO COMPRENDIENDO EN CONTEXTO

En tu cuaderno, saca 10

palabras desconocidas,

busca su significado y

realiza una sopa de letras.


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CONCEPTO DE FÍSICA ENUNCIACIÓN

FENÓMENO: Es el cambio o modificación que sufren los cuerpos de la naturaleza, bajo la influencia de diversas formas de energía; existen muchos fenómenos, como por ejemplo:

Fenómeno Físico: Es el cambio que sufre la materia sin alterar su estructura íntima. Se caracteriza por ser reversible.

FÍSICA: Es una rama de la ciencia de tipo experimental, que observa, estudia y gobierna mediante leyes los llamados fenómenos físicos.


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Fenómeno Químico: Es el cambio que sufre la materia experimentando una alteración en su estructura química. Se caracteriza por ser irreversible, es decir el cuerpo no vuelve a ser jamás lo que inicialmente era.

Fenómeno Físico-Químico: Este fenómeno tiene algunas características del fenómeno físico y otras del químico.

PARTES DE LA FÍSICA

Mecánica: Estudia los fenómenos relacionados con los movimientos de los cuerpos así como las fuerzas que actúan en ellos. Se divide en:

Mecánica de los Sólidos Rígidos:

Cinemática

Estática

Dinámica Mecánica de los Sólidos Deformables Mecánica de los Fluidos

Calor: Estudia las interacciones en el interior de la materia.

Acústica: Estudia los fenómenos referentes al sonido.

Electricidad: Estudia los fenómenos relacionados con la carga eléctrica.

Óptica: Estudia la interacción de la luz con la materia.

Magnetismo: Estudia los fenómenos relacionados con los campos magnéticos.

Física Moderna: Cubre los desarrollos alcanzados en el siglo XX.


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SIMULACIÓN

1. Buscar en el diccionario las palabras desconocidas.

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A Trabajar!


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EJERCITACIÓN 2. Seleccione tres de las áreas de la física del texto y escribe un ejemplo de aplicabilidad

por cada uno. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Defina con sus propias palabras que es la física.

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Realizar la siguiente sopa de letras.


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4. Consultar la biografía de los siguientes personajes, y escribirlas en el cuaderno :

a. Galileo

b. Newton

c. Copérnico

d. Einstein

e. Maxwell

f. Plank


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PRESIÓN ATMOSFÉRICA ENUNCIACIÓN

Nuestro planeta está envuelto por una capa gaseosa llamada atmósfera. El peso de los gases que componen la atmósfera ejerce una presión sobre todos los cuerpos que se encuentran inmersos en ella. Dicha presión es conocida como PRESION ATMOSFERICA.

Cuando el aire está frío, éste desciende, haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad. Se forma, entonces, un anticiclón térmico. Cuando el aire está caliente, asciende, haciendo bajar la presión y provocando inestabilidad. Se forma entonces un ciclón o borrasca térmica.

Además, el aire frío y el cálido tienden a no mezclarse, debido a la diferencia de densidad, y cuando se encuentran en superficie, el aire frío empuja hacia arriba al aire caliente provocando un descenso de la presión e inestabilidad, por causas dinámicas. Se forma entonces un ciclón, o borrasca dinámica. Esta zona de contacto es la que se conoce como

La presión atmosférica es la

presión ejercida por los gases

que conforman la atmósfera en

cualquier punto de la misma.

Normalmente se refiere a la

presión atmosférica terrestre y

al aire, pero el término es

extensible a la atmósfera de

cualquier planeta o satélite y

sus componentes.

http://es.wikipedia.org/wiki/Estabilidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Anticicl%C3%B3n_t%C3%A9rmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Inestabilidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Cicl%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Borrasca_t%C3%A9rmica&action=edit



http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Borrasca_din%C3%A1mica&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera

http://es.wikipedia.org/wiki/Aire

http://es.wikipedia.org/wiki/Planeta

http://es.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_natural


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frente. Cuando el aire frío y el cálido se encuentran en altura, descienden en convergencia dinámica, haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad, y el consiguiente aumento de la temperatura. Se forma, entonces un anticiclón dinámico.

El matemático y físico evangelista Torricelli, demostró la existencia de la presión atmosférica y determino su valor al nivel del mar. Torricelli lleno con mercurio un tubo de vidrio de un metro de longitud y cerrado en uno de sus extremos, invirtió el tubo sin derramar el mercurio, lo introdujo en una cubeta que también contenía este metal liquido y observo que el mercurio del tubo descendió hasta 760 mm sobre el nivel de la cubeta. Con este experimento Torricelli concluyo que existe una fuerza que ejerce presión sobre los cuerpos y que su valor a nivel del mar es de 760 mm de mercurio.

SIMULACIÓN

Realizar en el cuaderno:

Consultar sobre el Barómetro y quienes fueron sus creadores. Dibújelo

A Trabajar!

http://es.wikipedia.org/wiki/Frente

http://es.wikipedia.org/wiki/Anticicl%C3%B3n_din%C3%A1mico


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PRACTICA DE LABORATORIO SIMULACIÓN

Realizar esta actividad en grupos de dos estudiantes. Al finalizar la clase se debe entregar el informe escrito sobre lo trabajado, dando respuesta a las preguntas planteadas.

MATERIALES:

1 Vaso de Plástico.

1 Tarjeta de papel.

1 Tira de papel de 5 x 40 cm.

1 Tarro de plástico con tres agujeros en línea pero a diferentes alturas e igual diámetro.

3 Bombas.

1 Alfiler.

Cinta transparente.

Vamos a Jugar!


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PROCEDIMIENTO:

Tome el vaso de cristal y llénelo hasta la mitad de agua, después tome la tarjeta y póngala en la boca del vaso, en una forma ágil y rápida, de la vuelta al vaso sin despegar la tarjeta. ¿Qué pasa? ¿Por qué la tarjeta no cae y sostiene al agua? De su punto de vista a lo observado. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Tome la tira de papel y sosténgala de un extremo sobre la barbilla, justo debajo del labio inferior y sople en dirección al otro extremo del papel. ¿Qué sucedió?, Explique con sus propias palabras. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Tome el tarro el cual debe tener los tres agujeros en línea y a diferentes alturas. Tape los agujeros con cinta y llene el tarro con agua. ¿Qué pasa con el agua cuando se quitan las cintas? ¿Cuál de los chorros de agua llega más lejos? ¿En cuál de los chorros saldrá el agua a mayor presión? ¿Por qué


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Infle la bomba y con mucho cuidado, observando lo que hace el profesor, tome un alfiler y por la parte gruesa (ombligo) introduzca un alfiler. ¿Qué pasa? ¿Por qué la bomba no revienta? Haga lo mismo pero esta vez introduzca el alfiler por cualquier lado de la bomba. ¿Qué pasa? ¿Por qué la bomba reventó? Explique con sus propias palabras. _____________________________________________________________________

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Realice el dibujo respectivo a la práctica del laboratorio


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UNIDAD DOS: FUERZA

PROPÓSITO

Apropiar los conceptos generales de los diferentes tipos de fuerzas y sus aplicaciones en la vida diaria


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LECTURA AFECTIVA

LA FUERZA Y SUS APLICACIONES

El concepto de fuerza fue descrito originalmente por Arquímedes. Galileo Galilei (1602 - 1607) realizó experimentos con esferas rodando por un plano inclinado para refutar la teoría del movimiento de Aristóteles. Se considera que el primero que formuló matemáticamente la moderna definición de fuerza fue Isaac Newton, aunque también usó el término latino vis 'fuerza' para otros conceptos diferentes. Además, Isaac Newton postuló que las fuerzas gravitatorias variaban según la ley de la inversa del cuadrado.

Charles Coulomb fue el primero que comprobó que la interacción entre cargas eléctricas o electrónicas puntuales variaba también según la ley de la inversa del cuadrado (1784)

Henry Cavendish fue el primero que logró medir experimentalmente (1798) la fuerza de la gravedad entre dos masas pequeñas, usando una balanza de torsión, gracias a lo cual pudo encontrarse el valor de la constante de la gravitación universal y, por tanto, pudo calcular la masa de la Tierra. Con el desarrollo de la electrodinámica cuántica a mediados del siglo XX se constató que "fuerza" era una magnitud puramente macroscópica, surgida de la conservación del momento para partículas elementales. Por esa razón las llamadas fuerzas fundamentales suelen denominarse "interacciones fundamentales".

Aristóteles y otros creyeron que el "estado natural" de los objetos materiales en la esfera terrestre era el reposo y que los cuerpos tendían, por sí mismos, hacia ese estado si no se actuaba sobre ellos de ningún modo. De acuerdo con Aristóteles la perseverancia del movimiento requería siempre una causa eficiente (algo que parece concordar con la experiencia cotidiana, donde las fuerzas de fricción nos pasan desapercibidas) De hecho la primera ley de Newton, que contradice la tesis de Aristóteles, y según la cual un objeto sobre el que no actúa ninguna fuerza permanece en movimiento inalterado, no resulta obvia para la mayoría de personas que la oyen por primera vez.


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1. Buscar en el diccionario las palabras desconocidas y con ellas elaborar una sopa de letras. ( Mínimo 10 palabras)

A Trabajar!


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2. Escribe los ejemplos que se mencionan en la lectura anterior. Dibuja uno.


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3. Escribe cuatro ejemplos de aplicaciones de fuerza que se reflejen en la vida cotidiana.


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FUERZA ENUNCIACIÓN

El estudio de la fuerza se realiza gracias a la DINÁMICA.

Al aplicar una fuerza debemos tener en cuenta lo siguiente:

DIRECCIÓN: Indica la forma como se ejerce esa fuerza (horizontal, vertical, oblicua, perpendicular)

SENTIDO: Lugar hacia el cual se ejerce esa fuerza (arriba, abajo, izquierda, derecha)

La Fuerza es una magnitud que mide la interacción que existe entre dos o más cuerpos. Toda fuerza modifica el estado de reposo o movimiento de un cuerpo, además de generar deformaciones (por mínima que sea) en dicho cuerpo.


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INTENSIDAD: Es el valor de la fuerza expresada en Newton y se mide por medio de un aparato llamado DINAMOMETRO.

PUNTO DE APLICACIÓN: Parte del cuerpo sobre la cual se ejerce esa fuerza.

Las fuerzas se representan por medio de una flecha que se llama VECTOR.

UNIDADES DE FUERZA EN EL S.I.

Newton (N) = Kg. m/s2 OTRAS UNIDADES Kilogramo fuerza (kg-f = kg) Gramo fuerza (g-f = g)


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Libra fuerza (lb-f = lb)

CLASES DE FUERZAS:

FUERZA DE CONTACTO: Son aquellas fuerzas donde los cuerpos se deben tocar para

que exista.

Se divide en:

Fuerza de tensión: Es producida por las cuerdas, cables, etc.

Fuerza elástica: Es producida por los resortes o los músculos de los cuerpos.

Fuerza de la superficie con el cuerpo: Esta se divide en dos:

Fuerza normal: La produce la superficie sobre el cuerpo y va hacia arriba.

Fuerza de rozamiento: La produce el deslizamiento de la superficie con el cuerpo.


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FUERZAS A DISTANCIAS: Son aquellas fuerzas que se producen sin necesidad de

que los cuerpos se toquen.

Fuerza gravitatoria: Es la que permite que los planetas giren alrededor del sol.

Fuerza electromagnética: Es la producida por las cargas eléctricas y por las propiedades de los imanes.

Fuerza nuclear: La producen los núcleos de los átomos.

Fuerza de gravedad: La produce el centro de la Tierra sobre los cuerpos.


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SIMULACIÓN

Realice las siguientes actividades en su cuaderno.

1. Realice el mentefacto conceptual sobre el tema visto. 2. Busque las palabras desconocidas en el diccionario y señale la proposición donde se

encuentra. 3. Señale las proposiciones que son ideas principales en el texto. 4. Realice 5 preguntas sobre el anterior texto.

A Trabajar!


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Realizar esta actividad en grupos de dos estudiantes. Al finalizar se debe entregar el informe sobre la práctica, dando respuesta a las preguntas planteadas.

MATERIALES

1 cartón de 30 cm de largo por 10 cm de ancho.

1 banda de caucho flexible, ( ortodoncia)

1 cuerda de 25 cm de largo aproximadamente.

3 clips.

1 vaso plástico

10 bolas de cristal o canicas

Papel milimetrado.

Pegante.

Tijeras.

Borrador.

Piedra de regular tamaño.

Vamos a construir

un Dinamómetro!


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PROCEDIMIENTO:

1. Coloque un clip en el borde superior del cartón y otro en el borde inferior. 2. Sujete la banda de caucho al clip del borde superior. Por el extremo libre de la banda

de caucho introduzca el tercer clip. Ate la cuerda a este clip. 3. Pase la cuerda por el clip del borde inferior para evitar que la cuerda oscile de un lado

para otro. 4. Ate el vaso de plástico al extremo de la cuerda, tal como se muestra en la figura. 5. Pegue el papel milimetrado a lo largo del cartón, como se ve en la figura. 6. Observe detenidamente la figura para que pueda realizar el experimento. Si tiene

alguna duda pregunte.


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MIDA CON AYUDA DEL DINAMOMETRO

Observe el funcionamiento del dinamómetro. Para empezar, compruebe el funcionamiento del dinamómetro, colocando una bola en el vaso. ¿Qué puede observar? ¿Qué ocurre con el vaso y con la banda de caucho? ¿Cómo explica los cambios que experimenta estos objetos?

Establece criterios de medición. Ahora debemos graduar nuestro instrumento. Para esto, señale en el papel milimetrado la distancia que se desplaza el vaso al colocarle dentro la esfera más pequeña. Marque esta posición en el numero uno. Repita este procedimiento, aumentando el número de canicas y consigne los resultados en la siguiente tabla.

No. Esferas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Alargamiento de la banda (mm)

Realizar distintas medidas. Hale el vasito con la intensidad que prefiera y compruebe cuántas “unidades” vale la fuerza que ha ejercido. Coloque en el vasito distintos objetos y mida cuántas unidades valen sus pesos. Consigne los resultados en la siguiente tabla:

Objetos Unidades de Fuerza

Borrador

Piedra pequeña

Esfera de mayor tamaño

Otro

DAR EXPLICACIÓN.


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¿Cómo podría llamarse la unidad con la que graduamos nuestro dinamómetro?

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¿Qué relación puede establecer entre la masa de los objetos que uso en el punto anterior y la fuerza de su peso?

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PENSEMOS EN EL ICFES DEMOSTRACIÓN

1. Aristóteles fue un físico que aportó mucho a la física, uno de ellos fue:

a. Velocidad con que cae un cuerpo depende de su peso. b. Velocidad con que cae un cuerpo depende de su gravedad. c. Velocidad con que cae un cuerpo depende de su forma. d. Velocidad con que cae un cuerpo depende de su tamaño.

2. La física tiene mucha relación con otras ciencias, algunas de estas ciencias es la oftalmología, ésta hace referencia a:

a. Estudia las enfermedades del olfato. b. Estudia las enfermedades de los ojos. c. Estudia las enfermedades del oído. d. Estudia las enfermedades de la garganta.

3. Con base al siguiente escrito señale cual es el tipo de fuerza que se aplica: “las fuerzas en el interior de la tierra hacen que las rocas se deslicen unas contra otras en dirección horizontal”.

a. Fuerza de contacto. b. Fuerza de gravedad. c. Fuerza de rozamiento. d. Todas las anteriores.

4. El dinamómetro es:

a. Un instrumento que sirve para medir la gravedad. b. Un instrumento que sirve para medir la cantidad de objetos. c. Un instrumento que sirve para medir la masa de un cuerpo. d. Un instrumento que sirve para medir la fuerza de un cuerpo.


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UNIDAD TRES: FUERZA (FUERZA

GRAVITATORIA)

PROPÓSITO

Investiga y Comprende las características principales para que exista fuerza gravitatoria,

apropia los conceptos que se relacionan con Equilibrio y sus aplicaciones en la vida diaria.


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LECTURA AFECTIVA Los años de búsqueda en la oscuridad de una verdad que uno siente pero no puede expresar, el deseo intenso y la alternancia de confianza y desazón, hasta que uno encuentra el camino a la claridad y comprensión, sólo son familiares a aquél que los ha experimentado. Los orígenes de la teoría general de la relatividad, A.EINSTEIN Según el principio básico de la teoría de la relatividad, los fenómenos físicos obedecen leyes que no dependen del sistema de referencia desde el cual se observan. Pero este postulado, tal como hemos visto hasta ahora, se aplica sólo a sistemas inerciales, aquellos que se mueven en línea recta y a velocidad constante. Por el contrario, en un sistema no inercial (como un vehículo que forma una curva o se enfrena) actúan fuerzas que permiten discernir el movimiento. Y sobre la superficie de la Tierra se puede distinguir entre arriba y abajo observando simplemente la caída de un cuerpo. En realidad, un sistema de referencia inercial perfecto debe estar aislado en el espacio sideral, lejos de cualquier cuerpo que lo atraiga gravitacionalmente. Para superar estas limitaciones, Einstein investigó durante varios años la posibilidad de modificar la teoría de la gravitación de Newton para hacerla compatible con el principio de relatividad. La clave para él fue la existencia de una profunda relación entre fuerzas inerciales y fuerzas gravitacionales, Citemos sus propias palabras: Estaba yo sentado en mi sillón de la oficina de patentes de Berna cuando, de repente, tuve una ocurrencia: "Si una persona cae libremente, no siente su propio peso." Quedé atónito. Esta idea tan simple me impresionó profundamente. Me impulsó hacia una teoría de la gravitación. La teoría de la gravitación de Einstein empezó a tomar forma en 1907, cuando aún trabajaba en Berna, hasta culminar en su versión definitiva en 1916: la teoría general de la relatividad. La versión primera de la relatividad, aquélla que hemos discutido hasta ahora y que se restringe a sistemas de referencia inerciales, se conoce como la teoría restringida de la relatividad o también, teoría especial de la relatividad. La piedra angular de la relatividad general es un principio físico que nos remonta una vez más al mismísimo Galileo.


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1. Busque en el diccionario el significado de las palabras desconocidas.

2. Consulte como podríamos hallar el valor de la gravedad.

A Trabajar!


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FUERZA DE GRAVEDAD ENUNCIACIÓN

En una de las escenas más recordadas de E.T. (E.T. the Extra-Terrestrial, 1982), Elliot y sus amigos pedalean angustiados en sus bicicletas escapando de la persecución de agentes del gobierno. Estos quieren atrapar a un ente biológico de un metro de medio de altura, ojos saltones y cabeza hiperdesarrollada, de profesión botánico, en visita temporal a la Tierra para un trabajo de exploración. Cuando parece inevitable que serán atrapados, las bicicletas levantan el vuelo, pasan por encima de coches y hombres, y se pierden en el cielo, hasta formar un inolvidable cuadro con la Luna. En esta escena de E.T. su director, Steven Spielberg, manipula al espectador para hacerlo partícipe de cumplir una de los deseos típicos de la infancia, porque ¿quién no ha soñado con volar con su bicicleta, y perderse en el cielo? ¿Pero, es posible vencer de alguna manera la gravedad?

La fuerza de la gravedad, como la muerte y los impuestos, constituye una de las pocas cosas seguras en la vida. Sabemos que todo lo que sube tiene que bajar, y que si tropezamos, caeremos con toda la fuerza de nuestro peso. El físico inglés Isaac Newton encontró una explicación simple a la gravedad: es una fuerza que es proporcional a la masa entre dos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Más precisamente, la fuerza de gravedad es igual a la constante de gravitación universal multiplicada por la masa de dos cuerpos que se atraen uno al otro y dividida por el cuadrado de la distancia entre los dos cuerpos. En términos matemáticos:

F = G m M / d2


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Donde G es la constante gravitacional, m y M son masas, y d es la distancia que separa a los

cuerpos. Una formula tan simple rige el destino de una manzana que cae de un árbol y del

Universo en el cual vivimos.

Este simple concepto permitió explicar desde la caída de una manzana del árbol hasta el

movimiento de los planetas hasta la estructura de las galaxias. El rango de alcance de esta

fuerza es infinito y es el árbitro final que rige la evolución y la historia del universo.

En su teoría de la relatividad general Albert Einstein dio un paso más en la comprensión de

este fenómeno al identificar la gravedad con el efecto de las masas de los cuerpos en la

estructura del espacio. En este modelo, la gravedad crea una especie de curvatura en el

espacio por la cual se mueven naturalmente los cuerpos. La misma materia distorsiona la

estructura del espacio tiempo, creando la geometría que a nosotros nos da la ilusión de la

gravedad. La materia se mueve en el espacio a través de trayectorias fijadas por la curvatura

del mismo, en caminos llamados ``líneas geodésicas", el camino más corto entre dos puntos,

pero en un espacio curvo. La gravedad entonces no puede ser creada artificialmente ya que

necesita de materia para crearla.

En las primeras películas de ciencia-ficción, especialmente con su primer auge en los años cincuenta, se introdujo la idea de la existencia de gravedad cero al salir al espacio, lo cual no es correcto. No hay manera de escapar del influjo de esta fuerza. A lo más que podemos aspirar es a encontrar puntos donde los efectos de diferentes cuerpos se cancelen y experimentos la llamada gravedad cero, también conocida como ``cero-g", donde g es la aceleración que experimenta un cuerpo en la superficie de la Tierra por acción de la gravedad, donde cambia su velocidad en 9.8 metros/segundo por segundo. Los astronautas en el espacio experimentan una caída libre, donde su nave y ellos caen con la misma aceleración hacia la Tierra, experimentando entonces la sensación de ingravidez. Antiguamente este concepto no estaba tan claro. Por ejemplo, Julio Verne escribió de ``De la Tierra a la Luna" que el punto de gravedad cero se alcanzaría en el lugar donde se compensan las fuerzas de gravedad de la Tierra y de la Luna, cuando realmente los astronautas están todo su camino en caída libre, experimentando por ello la sensación de ingravidez. Aunque un objeto se encuentre en órbita terrestre, existe un pequeño efecto de la gravedad terrestre sobre él, que se conoce como “microgravedad”. Su movimiento puede interpretarse como una continua caída alrededor del planeta, que nunca termina de concretarse porque la superficie de la Tierra se está curvando continuamente. Como resultado, existe dentro del objeto una pequeña aceleración, conocida como microgravedad, que es de alrededor de un millonésimo de la gravedad terrestre. Aunque la gravedad parece entonces casi eliminada en el interior de la nave, no ocurre lo mismo con la inercia, puesto


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que la masa se conserva. Por lo tanto la resistencia de un cuerpo a moverse o a frenarse sigue siendo la misma. ¿Cómo se mueve uno en una nave espacial en esas condiciones? Pues con mucho cuidado...

SIMULACIÓN


1. Busque en el diccionario el significado de las palabras desconocidas. 2. Realice un mentefacto conceptual sobre la lectura. EJERCITACIÓN 3. Explique con sus palabras los ejemplos descritos en la lectura.

A Trabajar!


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EQUILIBRIO ENUNCIACIÓN

El equilibrio mecánico es una situación estacionaria en la que se cumplen una de estas dos condiciones:

(1) Un sistema está en equilibrio mecánico cuando la suma de fuerzas y momentos, sobre cada partícula del sistema es cero.

(2) Un sistema está en equilibrio mecánico si su posición en el espacio de configuración es un punto en el que el gradiente de energía potencial es cero.

La alternativa (2) de definición equilibrio que es más general y útil (especialmente en mecánica de medios continuos)


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CLASES DE EQUILIBRIO

Equilibrio Estable. Cuando un cuerpo se mueve de su posición inicial y tiende a volver a ella.

Equilibrio Inestable. Se conoce como equilibrio inestable al cuerpo que se mueve de su posición inicial y no regresa al mismo punto.

Equilibrio Indiferente. Un cuerpo está en equilibrio indiferente, cuando al desplazarlo de su posición inicial, la nueva posición alcanzada le brinda idéntico equilibrio.

3ra LEY DE NEWTON (Ley de la Acción y la Reacción)

“Si un cuerpo le aplica una fuerza a otro (acción); entonces el otro le aplica una fuerza igual y en sentido contrario al primero (reacción)” Para que exista el equilibrio en cualquier cuerpo, este debe basarse en el principio de

“Acción y Reacción” el cual fue postulado por Newton.

Esta ley, junto con las anteriores, permite enunciar los principios de conservación del

momento lineal y del momento angular.

Ley de acción y reacción fuerte de las fuerzas

En la ley de acción y reacción fuerte las fuerzas, además de ser de la misma magnitud y

opuestas, son colineales. La forma fuerte de la ley no se cumple siempre. En particular, la

parte magnética de la fuerza de Lorentz que se ejercen dos partículas en movimiento no son

iguales y de signo contrario. Esto puede verse por cómputo directo.


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EJERCITACIÓN

Realice las siguientes actividades.

1. En los siguientes ejemplos indique cual es la fuerza de acción y cual la de reacción:

Ejemplo Acción Reacción

Empujar a una persona

Una pelota que rebota en el piso.

Una persona que está sentada

Un futbolista cuando patea el balón

Resuelva en su cuaderno:

1. Elabore un ensayo en donde hable de la influencia de la presión atmosférica sobre nuestro planeta tierra.

A Trabajar!


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2. Elabore un cuento donde los personajes sean 3 científicos con aportes realizados a la física. Mínimo 20 renglones espacio sencillo.

3. Realice una consulta sobre las conexiones con las ciencias de la tierra, elabore un dibujo sobre su contenido.

4. Explique en forma concreta y sencilla ¿Qué sucedería si no existiera la fuerza gravitacional y la fuerza de gravedad?

5. De 5 ejemplos sobre el principio de acción y reacción indicando cada una de las fuerzas, grafíquelos. Deben ser diferentes a los trabajados en clase.

6. Resolver el siguiente Crucigrama:


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MATERIALES

Varios objetos pequeños, como una bolita, piedra, pelota de tenis, un lápiz, etcétera.

Un amigo(a), para trabajar.

Papel y lápiz, para anotar los resultados.

PROCEDIMIENTO:

1. Toma cada objeto (por turnos) y hagan una predicción de cuál creen que caerá primero.

2. Súbete sobre una silla y toma un objeto en cada mano (ambas manos a la misma altura).

3. Deja caer ambos objetos simultáneamente. Pídele a tu amigo que observe cuál de los dos llega al suelo primero y anote los resultados.

4. Repite el experimento con cada par de objetos. ¿Qué descubriste?

Vamos a Jugar

con la Gravedad!


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UNIDAD CUATRO: ENERGÍA Y

MOVIMIENTO

PROPÓSITO

Establece la relación cualitativa entre fuerza, cambio de trayectoria y rapidez. Caracteriza las fuerzas que actúan sobre un objeto, para que produzcan energía y a la vez encuentren movimiento.


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LECTURA AFECTIVA

LA ENERGÍA SOLAR

UNA ENERGÍA GARANTIZADA PARA LOS PRÓXIMOS 6.000 MILLONES DE AÑOS

El Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre ha utilizado desde los albores de la historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia.

Durante el presente año, el Sol arrojará sobre la Tierra cuatro mil veces más energía que la que vamos a consumir.

España, por su privilegiada situación y climatología, se ve particularmente favorecida respecto al resto de los países de Europa, ya que sobre cada metro cuadrado de su suelo inciden al año unos 1.500 kilovatios-hora de energía, cifra similar a la de muchas regiones de América Central y del Sur. Esta energía puede aprovecharse directamente, o bien ser convertida en otras formas útiles como, por ejemplo, en electricidad.

Sería poco racional no intentar aprovechar, por todos los medios técnicamente posibles, esta fuente energética gratuita, limpia e inagotable, que puede liberarnos definitivamente de la dependencia del petróleo o de otras alternativas poco seguras, contaminantes o, simplemente, agotables.

Es preciso, no obstante, señalar que existen algunos problemas que debemos afrontar y superar. Aparte de las dificultades que una política energética solar avanzada conllevaría por sí misma, hay que tener en cuenta que esta energía está sometida a continuas fluctuaciones y a variaciones más o menos bruscas. Así, por ejemplo, la radiación solar es menor en invierno, precisamente cuando más la solemos necesitar.

Es de vital importancia proseguir con el desarrollo de la todavía incipiente tecnología de captación, acumulación y distribución de la energía solar, para conseguir las condiciones que la hagan definitivamente competitiva, a escala planetaria.

Censolar viene trabajando ininterrumpidamente desde el año 1979 en la formación profesional de los futuros especialistas en energía solar, tanto a nivel nacional como internacional, para lograr un buen conocimiento de esta tecnología limpia, y hacer posible su implantación en todos los países.


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¿Qué se puede obtener con la energía solar?

Básicamente, recogiendo de forma adecuada la radiación solar, podemos obtener calor y electricidad.

El calor se logra mediante los captadores o colectores térmicos, y la electricidad, a través de los llamados módulos fotovoltaicos. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí, ni en cuanto a su tecnología ni en su aplicación.

Hablemos primero de los sistemas de aprovechamiento térmico. El calor recogido en los colectores puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades. Por ejemplo, se puede obtener agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para dar calefacción a nuestros hogares, hoteles, colegios, fábricas, etc. Incluso podemos climatizar las piscinas y permitir el baño durante gran parte del año.

También, y aunque pueda parecer extraño, otra de las más prometedoras aplicaciones del calor solar será la refrigeración durante las épocas cálidas .precisamente cuando más soleamiento hay. En efecto, para obtener frío hace falta disponer de una «fuente cálida», la cual puede perfectamente tener su origen en unos colectores solares instalados en el tejado o azotea. En los países árabes ya funcionan a pleno rendimiento acondicionadores de aire que utilizan eficazmente la energía solar.

Las aplicaciones agrícolas son muy amplias. Con invernaderos solares pueden obtenerse mayores y más tempranas cosechas; los secaderos agrícolas consumen mucha menos energía si se combinan con un sistema solar, y, por citar otro ejemplo, pueden funcionar plantas de purificación o desalinización de aguas sin consumir ningún tipo de combustible.

Las «células solares», dispuestas en paneles solares, ya producían electricidad en los primeros satélites espaciales. Actualmente se perfilan como la solución definitiva al problema de la electrificación rural, con clara ventaja sobre otras alternativas, pues, al carecer los paneles de partes móviles, resultan totalmente inalterables al paso del tiempo, no contaminan ni producen ningún ruido en absoluto, no consumen combustible y no necesitan mantenimiento. Además, y aunque con menos rendimiento, funcionan también en días nublados, puesto que captan la luz que se filtra a través de las nubes.

La electricidad que así se obtiene puede usarse de manera directa (por ejemplo para sacar agua de un pozo o para regar, mediante un motor eléctrico), o bien ser almacenada en acumuladores para usarse en las horas nocturnas. También es posible inyectar la electricidad generada en la red general, obteniendo un importante beneficio.

Si se consigue que el precio de las células solares siga disminuyendo, iniciándose su fabricación a gran escala, es muy probable que, para la tercera década del siglo, una buena


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parte de la electricidad consumida en los países ricos en sol tenga su origen en la conversión fotovoltaica.

La energía solar puede ser perfectamente complementada con otras energías convencionales, para evitar la necesidad de grandes y costosos sistemas de acumulación. Así, una casa bien aislada puede disponer de agua caliente y calefacción solares, con el apoyo de un sistema convencional a gas o eléctrico que únicamente funcionaría en los periodos sin sol. El coste de la «factura de la luz» sería sólo una fracción del que alcanzaría sin la existencia de la instalación solar.


Realice las siguientes actividades en tu cuaderno.

1. Buscar el significado de las palabras desconocidas. 2. Con las palabras desconocidas (mínimo 12) realice un Crucigrama.

A Trabajar!


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LA ENERGÍA ENUNCIACIÓN

Para la física, la energía es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen energía.

El concepto de energía está

relacionado con la capacidad de

poner en movimiento o transformar

algo. En el ámbito económico y

tecnológico, la energía hace

referencia a un recurso natural y los

elementos asociados que permiten

hacer un uso industrial del mismo.


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Pueden detallarse diversos tipos de energía según el campo de estudio. La energía mecánica, por ejemplo, es la combinación de la energía cinética (generada por el movimiento) y la energía potencial (relacionada a la posición de un cuerpo dentro de un campo de fuerzas).

Entendida como un recurso natural, la energía nunca es un bien en sí misma, sino que es que un bien intermedio que permite satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios.

La energía también clasificarse según fuente. Se llama energía no renovable a aquella que proviene de fuentes agotables, como la procedente del petróleo, el carbón o el gas natural. En cambio, la energía renovable es virtualmente infinita, como la eólica (generada por la acción del viento) y la solar.

La explotación económica o industrial de la energía comprende diversos procesos, que varía de acuerdo a la fuente empleada. Puede mencionarse, por ejemplo, la extracción de la materia prima (como el petróleo obtenido de los pozos), su procesamiento (en el caso del petróleo, su refinamiento) y su transformación en energía (por combustión, etc.).


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SIMULACIÓN


1. Buscar el significado de las palabras desconocidas. 2. Con las palabras desconocidas (mínimo 12) realice una sopa de letras.

A Trabajar!


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MOVIMIENTO ENUNCIACIÓN

CLASIFICACIÓN DEL MOVIMIENTO

1.- POR SU TRAYECTORIA

Rectilíneo.- Cuando la trayectoria es una línea recta.

Es aquél fenómeno físico que consiste en el cambio de posición que realiza un cuerpo (móvil) en cada instante con respecto a un sistema de referencia, el cual se considera fijo. Se afirma también que un cuerpo está en movimiento con respecto a un sistema de coordenadas rectangulares elegido como fijo, cuando sus coordenadas varían a medida que transcurre el tiempo.


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Curvilíneo.- Cuando la trayectoria es una línea curva. Entre las más conocidas tenemos:

2.- POR SU RAPIDEZ

Uniforme.- Cuando el módulo de la velocidad permanece constante.

Variado.- Cuando el módulo de la velocidad varía con respecto al tiempo.


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MEDIDAS DEL MOVIMIENTO

VELOCIDAD

Magnitud vectorial cuyo módulo indica cual es el espacio recorrido por un móvil en cada unidad de tiempo. Físicamente, el módulo o valor de la velocidad indica la rapidez con la cual se mueve un cuerpo. Se representa por “V”

t

XV

En donde: V = Velocidad X = Espacio T = Tiempo

Unidad de velocidad en el S.I.


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ACELERACIÓN

Es una magnitud vectorial cuyo módulo mide el cambio de la velocidad por cada unidad de tiempo. Físicamente el módulo de la aceleración mide la rapidez con la cual varía la velocidad. Se representa por “a”.

Unidad de la aceleración en el S.I.

SIMULACIÓN


1. Realice un mentefacto conceptual sobre el movimiento.

EJERCITACIÓN

2. De 4 ejemplos de velocidad y 4 de aceleración, que se vean en la cotidianidad. 3. Realice un cuadro comparativo entre movimiento, velocidad y aceleración.

A Trabajar!


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MATERIALES:

Carrito autopropulsado o carro a control remoto.

Cronometro

Tiza

Flexometro (metro)

PROCEDIMIENTO:

1. Con ayuda del Flexometro marque cada 50 cm con la tiza en el piso, las cuales nos sirven

de referencia para el análisis del movimiento del carro.

2. Mida con cronómetros, manipulados por varios observadores el tiempo invertido por el

móvil en alcanzar cada posición. Tome la posición 0

p como la posición inicial del

movimiento.

Vamos a Jugar

con la Velocidad!


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3. Llene la siguiente tabla de datos:

Posición P0 P1 P2 P3 P4 P5

t (seg.)

x (cm) 50 100 150 200 250 300

4. Para determinar la velocidad en cada intervalo de tiempo, complete la siguiente tabla

donde: t

XV

Intervalo P0P1 P1P2 P2P3 P3P4 P4P5 P5P6

x (cm)

t (seg.)

v (cm/s)

5. Qué conclusiones puede sacar de la práctica.


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EXAMEN FINAL DEMOSTRACIÓN

1. Aristóteles fue un físico que aporto mucho a la física, uno de ellos fue:

a. Velocidad con que cae un cuerpo depende de su peso. b. Velocidad con que cae un cuerpo depende de su gravedad. c. Velocidad con que cae un cuerpo depende de su forma. d. Velocidad con que cae un cuerpo depende de su tamaño.

2. Observe que el semáforo que hay en la avenida 15 con carrera 5ª de Ibagué, está a

punto de cambiar, no desean esperar, entonces aumentan su velocidad para alcanzarlo a cruzar; el movimiento que realizan es:

a. Movimiento rectilíneo uniforme. b. Movimiento curvilíneo. c. Movimiento rectilíneo variado. d. Todas las anteriores.

3. El dinamómetro es un instrumento que sirve para medir la fuerza, cuando hablamos de esto hacemos referencia a:

a. Un instrumento que sirve para medir la gravedad. b. Un instrumento que sirve para medir la cantidad de objetos. c. Un instrumento que sirve para medir la masa de un cuerpo. d. Un instrumento que sirve para medir la fuerza de un cuerpo.

4. Él termino aceleración quiere decir:

a. Variación de la velocidad con respecto al tiempo. b. Variación de la distancia con respecto al tiempo. c. Variación de la velocidad con respecto a la distancia. d. Ninguna de las anteriores.


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BIBLIOGRAFÍA

Física I, Prof. René Alexander Castillo. P 15 a 20, 37 a 39, 98 Módulo de Física Grado Sexto Colegio Franciscano Jiménez de Cisneros. P 2 a 4, 6 a

7, 21 a 32, 40 a 50, 59 a 60. Curso de Física General, L. Landau, A Ajiezer, E. Lifshitz, Editorial MIR Moscú.

WEB GRAFÍA www. wikipedia.org descargas-docentes.blogspot.com http://definicion.de/energia/ http://www.censolar.es/menu2.htm

colegio franciscano agustÍn...

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