guia integral de aprendizaje no. 01-iii periodo primera

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Soledad - Atlántico

GUIA INTEGRAL DE APRENDIZAJE No. 01-III PERIODO

DERECHOS BASICOS DE APRENDIZAJES - DBA

Comprende las formas y las transformaciones de energía en un sistema mecánico y la manera como, en los casos reales, la energía se disipa en el medio (calor, sonido). (Nº1 – Grado 7º) / Comprende la conservación de la energía mecánica como un principio que permite cuantificar y explicar diferentes fenómenos mecánicos: choques entre cuerpos, movimiento pendular, caída libre, deformación de un sistema masa-resorte. (Nº2 – Grado 10º)

APRENDIZAJES (TEMÁTICAS) PROPOSITOS DEL APRENDIZAJE

Conservación de la energía y Cantidad de movimiento

Identifica las formas de energía mecánica (cinética y potencial) que tienen lugar en diferentes puntos del movimiento en un sistema mecánico

Describe el efecto de la conservación de energía en sistemas mecánicos

Reconoce la importancia de la aplicación de los conceptos de energía y cantidad de movimiento en la vida diaria

ACTIVIDAD INICIAL O MOTIVACIONAL

PRIMERA PARTE

AREA/ASIGNATURA Física CURSO 10° PERIODO III

DOCENTE Ernesto De Lima - Fabián Vargas FECHA

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

Observa las siguientes imágenes, comenta en qué momento se experimenta la energía potencial gravitacional y en qué momento

se transforma en energía cinética.

2. Considere la siguiente situación: Un joven se entretiene jugando al “bate”, golpeando diferentes objetos (checas, piedras, etc.) que su amigo le va lanzando. En una oportunidad, el amigo le lanza una fruta que, al ser impactada por el bate, estalla en tres pedazos de diferente tamaño, los cuales salen disparados por el aire. Responda: ¿Cuál podría ser el nombre de la cantidad física que produce el efecto mencionado? ¿Todos los trozos de fruta recorrerán la misma distancia? ¿Por qué? 3. Una estudiante observa la construcción de un edificio nuevo para el colegio y mira a un obrero que lanza, cada vez, un ladrillo desde el primer piso, mientras que otro lo recibe justo a 3 m de altura, como se muestra en la figura. La estudiante sabe que la energía potencial depende de la altura y de la masa del objeto y de repente observa que, mientras el obrero se mantiene sosteniendo el ladrillo II a una altura de 1 m respecto al piso, el otro obrero deja caer el ladrillo I, ¿qué altura tiene que descender el ladrillo I para que ambos ladrillos tengan la misma energía potencial? 2m B. 1,5m C. 1m D. 3m

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CONTENIDOS

ENERGÍA

La energía es la capacidad que posee un cuerpo de realizar trabajo. Cuando se dice que un cuerpo tiene energía,

se entiende que éste puede ser capaz de aplicar una fuerza sobre otro objeto para realizar trabajo sobre él. En el caso contrario, cuando se realiza trabajo sobre un objeto, se le añade a este una cantidad de energía igual al trabajo realizado. Las unidades de medida de la energía son las mismas que las del trabajo (Julio y ergio, para los sistemas internacional y cegesimal, respectivamente)

ENERGÍA MECÁNICA

Se estudiará a partir de los conceptos de energía cinética y energía potencial.

ENERGÍA CINÉTICA ENERGÍA POTENCIAL

Energía que posee un cuerpo en virtud de su movimiento (velocidad). Ejemplo: cuando se aplica fuerza a un objeto y se genera un desplazamiento, la fuerza realiza trabajo por lo cual el cuerpo debe poseer energía, que en este caso es, energía cinética.

Operacionalmente, 𝑬𝒌 =𝟏

𝟐𝒎𝒗𝟐

Es la energía que posee un cuerpo en virtud de su posición. La energía potencial puede ser gravitatoria o elástica.

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA

ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA

Energía que posee un cuerpo en virtud de su posición (altura). Operacionalmente,

𝑬𝒑 = 𝒎𝒈𝒉

Energía de un resorte cuando se deforma. Operacionalmente,

𝑬𝒑 =𝒌𝒙𝟐

𝟐

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

Cuando una partícula se mueve por la acción de una fuerza conservativa, por el teorema del trabajo y la energía, se tiene que el trabajo realizado por la fuerza es igual a la variación de energía cinética de la partícula: 𝑾 = ∆𝑬𝒄

Pero como la fuerza es conservativa, entonces 𝑾 = −∆𝑬𝒑 donde 𝑬𝒑 puede ser la energía potencial gravitacional,

elástica o cualquier otra forma de energía potencial mecánica. Igualando ambas expresiones del trabajo se obtiene:

∆𝑬𝑲 = −∆𝑬𝒑 → ∆𝑬𝑲 + ∆𝑬𝒑 = 𝟎 → ∆(𝑬𝑲 + 𝑬𝒑) = 𝟎

Según lo anterior, se cumple que para la energía mecánica total (suma de la energía cinética y la energía potencial), su variación es cero; por tanto, se conserva. Operacionalmente: 𝑬𝒊 = 𝑬𝒇 → 𝑬 = 𝒄𝒕𝒆

La ecuación anterior representa la Ley de Conservación de La Energía Mecánica que se escribe así:

𝑬𝑲𝒊 + 𝑬𝒑𝒊 = 𝑬𝑲𝒇 + 𝑬𝒑𝒇

Ejemplo 1. Una esfera de masa 0,20 𝑘𝑔 sale disparada desde el borde

inferior de una rampa con velocidad de 5,0 𝑚/𝑠 y desde una altura de 1,20 𝑚 sobre el suelo, como se muestra en la figura. Si se desprecia la resistencia del aire, determinar:

a. La energía mecánica en el punto 𝐴. b. La energía cinética, cuando la altura con respecto al suelo es 0,60 𝑚 c. La velocidad de la esfera, cuando la altura con respecto al suelo es 0.60 𝑚 Solución a. EM = EK + Ep En el punto A tenemos EMA = EKA + EpA

EMA =mvA

2

2 + mghA

EMA =(0.2 kg)(5m

s⁄ )2

2+ (0.2 kg) (9.8m

s2⁄ ) (1.2 m)

EMA = 2.5J + 2.4 J EMA = 4.9 J Así, la energía mecánica en el punto A es 4.9 J b. Puesto que se desprecia la resistencia del aire, la única fuerza que actúa sobre la esfera entre los puntos A y D es el peso, por tanto, la energía mecánica se conserva, es decir,

EMA = EMD

EMA = ECD + EPD de aquí se despeja la energía cinética en el punto D y se obtiene ECD = EMA − EPD





ECD = EMA − mghD

ECD = 4.9J − (0.2 kg) (9.8ms2⁄ ) (0.6m)

ECD = 4.9 J − 1.2 J = 3.7 J La energía cinética en el punto D es 3.7 J

c. Para calcular la velocidad en el punto D se emplea ECD =mvD

2

2 de la cual se despeja la velocidad así

vD2 =

2ECD

𝑚 por lo cual vD = √

2ECD

𝑚 = √

2(3.7 J)

0,2𝐾𝑔 =√

7.4 𝐽

0.2 𝑘𝑔 = √37

m2

s2→ vD = 6.08 m s⁄

Ejemplo 2. Usted lanza una pelota de béisbol con una masa de 0.145 𝑘𝑔 hacia arriba, dándole una velocidad inicial

hacia arriba de 20 𝑚/𝑠. Determine qué altura alcanza, despreciando la resistencia del aire.

Observa el siguiente video sobre

el tema

CANTIDAD DE MOVIMIENTO

El momento lineal o cantidad de movimiento lineal, 𝒑, de un cuerpo se define como el producto de la masa del cuerpo

por la velocidad. La expresión que describe la cantidad de movimiento lineal es: �⃗⃗� = 𝒎�⃗⃗� Se puede observar que la cantidad de movimiento es una magnitud vectorial, pues es el producto de una magnitud escalar (masa m) por una magnitud vectorial (velocidad v). Por eso, la cantidad de movimiento lleva la dirección de

la velocidad.

Ejemplo 3. Un cuerpo de 1.200Kg se desplaza a 36Km/h y choca contra un muro que lo detiene en un tiempo de

0,02𝑠. Calcular: El valor de la variación de la cantidad de movimiento

Solución: Datos: m = 1.200kg vi =36Km

h=

10m

s vf = 0m/s t = 0,02s

o ∆𝑝 = 𝑚𝑣𝑓 − 𝑚𝑣𝑖

∆𝑝 = 𝑚𝑣𝑓 − 𝑚𝑣𝑖 porque 𝑣𝑓 es igual a 0m/s

∆𝑝 = −(1 200 𝑘𝑔)(10𝑚𝑠⁄ ) = −12 000

𝑘𝑔.𝑚𝑠⁄

La energía potencial en el punto 1 es igual a cero (𝐸𝑝 = 0) debido a que

su altura es cero. Además, dado que la pelota está en reposo en el

punto 2, la energía cinética en ese punto es igual a cero (𝐸𝐾 = 0).

Entonces la ecuación 𝑬𝑲𝒊 + 𝑬𝒑𝒊 = 𝑬𝑲𝒇 + 𝑬𝒑𝒇 se convierte en 𝑬𝑲𝒊 = 𝑬𝒑𝒇

𝑚𝑣𝑖2

2= 𝑚𝑔ℎ𝑓 → 𝒉𝒇 =

𝒗𝒊𝟐

𝟐𝒈 (porque se simplifica la masa y se despeja h)

Finalmente se reemplazan los datos así:

ℎ =𝑣𝑖2

2𝑔

h = (20 𝑚 𝑠⁄ )2

2 (9.8𝑚

𝑠2)

ℎ =400𝑚2 /𝑠2

19,6𝑚/𝑠2 de donde se obtiene que h= 20.4m

VIDEO 1


https://www.youtube.com/watch?v=x-nlZRFhq9U




Las preguntas y sus respuestas solo se recibirán escritas EN EL CUADERNO y con sus ENUNCIADOS COMPLETOS (No se aceptarán trabajos en Word)

EVALUANDO TUS COMPETENCIAS - ACTIVIDAD N.º 1

Selecciona uno de los conceptos trabajados en la guía y un ejemplo de su aplicación tecnológica en el contexto (vida cotidiana, tecnología, industria, deporte, etc.) y realiza la ilustración correspondiente. Anota el nombre de la aplicación tecnológica y describa cuál es el concepto de la guía que se aplica en la aplicación tecnológica escogida.

ILUSTRACIÓN DE LA APLICACIÓN TECNOLÓGICA NOMBRE/ DESCRIPCIÓN


RESOLVER SOLUCIÓN

Usted lanza una pelota de béisbol con una masa de

0.15 kg hacia arriba, dándole una velocidad inicial

hacia arriba de 25 m/s. Determine qué altura alcanza,

despreciando la resistencia del aire


Estudio de caso: La imagen muestra un auto de 2 toneladas de masa con velocidad de 30km/h y un camión de 5 toneladas de masa y velocidad de 80km/h, los cuales viajaban en sentido contrario antes de chocar. Luego del choque, el auto quedó incrustado en el camión y los dos vehículos siguieron moviéndose juntos en una misma dirección. Analiza este caso y sombrea con color o marca con una x, en el organizador gráfico, las características verdaderas.

SEGUNDA PARTE (Estimado estudiante Sólo debes subir a la plataforma o entregar esta parte de la guía desarrollada: actividades propuestas por el docente Evaluando tus Competencias y la Reflexión Personal)

AREA/ASIGNATURA Física CURSO PERIODO III FECHA

DOCENTE ESTUDIANTE

El choque fue de tipo

Elástico

Totalmente Inelástico

en este choque se conservó

sólo la cantidad de movimiento

la energía y la cantidad de movimiento

Antes del choque los vehículos

tenían energía

Cinética

Potencial

Antes del choque el impulso p=m.v

del auto era

mayor que el del

camión

menor que el del

camión






1. La cantidad de movimiento es un concepto fundamental de la Física, la cual se expresa como el producto entre la masa de un cuerpo y su velocidad. Un estudiante va a determinar la cantidad de movimiento lineal de una bola. Para cumplir su propósito debe tomar los siguientes datos:

A. Medir la masa de la bola y cronometrar el tiempo que tarda en recorrer una distancia conocida ( )

B. Medir el radio de la bola y cronometrar el tiempo que tarda en recorrer una distancia conocida ( )

C. Medir la distancia que va a recorrer y cronometrar el tiempo que toma en realizar esta distancia ( )

D. Medir la fuerza con que se lanza, y cronometrar el tiempo que tarda en recorrer una distancia conocida ( )

2. Al disparar un rifle la cantidad de movimiento de la bala es igual a la cantidad de movimiento de retroceso del arma. Es cierto que es menos peligroso ser golpeado por el arma que por la bala porque

A. La masa de la bala es menor ( ) C. La masa del arma es mayor ( ) B. La energía de la bala es mayor ( ) D. La energía del arma es mayor ( )

Anote el aprendizaje más significativo que obtuvo al desarrollar esta guía y por qué _________________________

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REFLEXIÓN PERSONAL (AUTOEVALUACION)

ESTUDIANTES ESTRATEGIA VIRTUAL ESTUDIANTES ESTRATEGIA FISICA Enviar resuelta la guía a la plataforma


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