repaso introductorio a la mecánica clásica

Repaso 1

Mapas conceptuales

Formulario

Preguntas

Problemas

Mapas conceptuales

Organizacin del conocimiento

Jorge Ledesma - Fsica 12

Mapas conceptuales


Elaborar un mapa conceptual del captulo 1 del libro, titulado

Introduccin a la Fsica. Puede emplearse un mapa gua del

tema como base para los conceptos.

Elaborar un mapa conceptual de los captulos 2 y 3 del libro,

titulado Cinemtica de la partcula. Puede emplearse un

mapa gua del tema como base para los conceptos.

NOTA: Para la elaboracin de esta asignacin se recomienda

emplear la herramienta IHMC CmapTools. Para informacin

sobre cmo hacer un mapa conceptual, visite ESTE LINK.

Un artculo de la Wikipedia sobre mapas conceptuales se puede

encontrar en ESTE LINK.

http://cmap.ihmc.us/download/http://cmap.ihmc.us/docs/mapaconceptual.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mapa_conceptual

Formularios

Resumiendo definiciones, principios y modelos


Formularios


Elaborar un formulario del captulo 1 del libro, titulado

Introduccin a la Fsica. Incluya grficos que ayuden a

aclarar y titule de forma adecuada sus frmulas o grupos

de frmulas. Puede incluir constantes y datos numricos

importantes (como factores de conversin).

Elaborar un formulario de los captulos 2 y 3 del libro,

titulado Cinemtica de la partcula. Incluya grficos que

aclaren y titule de forma adecuada sus frmulas o grupos

de frmulas. Puede incluir constantes y datos numricos

importantes (como factores de conversin). Procure

evitar redundancia de frmulas o frmulas que se pueden

obtener por la combinacin de otras.

Preguntas


Distancia y desplazamiento, rapidez y velocidad


El desplazamiento de una persona en un viaje puede ser cero,aunque la distancia recorrida en el viaje no sea cero? Esposible la situacin inversa? Explique.

Le dicen que una persona camin 750 m. Qu puededecir con certeza acerca de la posicin final de la personarelativa al punto de partida?

Si el desplazamiento de un objeto es 300 m hacia el norte,qu dira acerca de la distancia recorrida por ese objeto?

La rapidez es la magnitud de la velocidad. La rapidez media esla magnitud de la velocidad media? Explique.

La velocidad promedio de una persona que trota en una pistarecta se calcula en Es posible que la velocidad instantnea deesta persona sea negativa en algn momento durante eltrayecto? Explique su respuesta.

Aceleracin


La grfica de posicin contra tiempo para un objeto que tiene aceleracin constante es a) una

lnea horizontal, b) una lnea recta no horizontal ni vertical, c) una lnea vertical, d) una curva.

La aceleracin puede ser el resultado de a) un incremento en la rapidez, b) una disminucin en la

rapidez, c) un cambio en la direccin, d) todas las anteriores.

Una aceleracin negativa puede provocar a) un incremento en la rapidez, b) una disminucin en la

rapidez, c) a o b.

El pedal de la gasolina de un automvil por lo comn se conoce como acelerador. Cul de los

siguiente tambin podra llamarse acelerador? a) Los frenos; b) el volante; c) la palanca de

velocidades; d) los tres incisos anteriores. Explique.

Un automvil viaja con una rapidez constante de 60 mi/h en una pista circular. El auto est

acelerando? Explique su respuesta.

Un objeto que se mueve rpido siempre tiene una aceleracin mayor que uno que se mueve ms

lentamente? D algunos ejemplos y explique.

Un compaero de clase afirma que la aceleracin negativa siempre significa que un objeto en

movimiento est desacelerando. Es verdadera esta afirmacin? Explique por qu.

Un objeto que viaja a velocidad constante v0 experimenta una aceleracin constante en la misma

direccin durante un tiempo t. Luego experimenta una aceleracin de igual magnitud en la

direccin opuesta a durante el mismo tiempo t. Qu velocidad final tendr el objeto?

Ecuaciones cinemticas del MRUV


Para una aceleracin rectilnea constante, la grfica de velocidadcontra tiempo es a) una lnea horizontal, b) una lnea vertical, c) unalnea recta no horizontal ni vertical o d) una lnea curva.

Para una aceleracin rectilnea constante, la grfica de posicincontra tiempo sera a) una lnea horizontal, b) una lnea vertical, c)una lnea recta no horizontal ni vertical o d) una curva.

Si la grfica de la velocidad de un objeto versus tiempo es una lneahorizontal, qu podra decirse acerca de la aceleracin del objeto?

Al resolver una ecuacin cinemtica para x, que tiene unaaceleracin negativa, x es necesariamente negativa?

Cuntas variables deben conocerse para resolver una ecuacincinemtica?

Un compaero de clase afirma que la aceleracin negativa siempresignifica que un objeto en movimiento est desacelerando. Esverdadera esta afirmacin? Explique su respuesta.

Cada libre


Un objeto se lanza verticalmente hacia arriba. Cul de estas afirmaciones es cierta? a) Su velocidad

cambia de manera no uniforme; b) su altura mxima es independiente de la velocidad inicial; c) su

tiempo de ascenso es un poco mayor que su tiempo de descenso; d) la rapidez al volver a su punto

de partida es igual a su rapidez inicial?

El movimiento de cada libre es vlido para a) un objeto que se deja caer desde el reposo, b) un

objeto que se lanza verticalmente hacia abajo, c) un objeto que se lanza verticalmente hacia arriba o

d) todos los casos anteriores.

Un objeto que se suelta en cada libre a) cae 9.8 m cada segundo, b) cae 9.8 m durante el primer

segundo, c) tiene un incremento de velocidad de 9.8 m/s cada segundo o d) tiene un incremento de

aceleracin de 9.8 m/s2 cada segundo.

Cuando un objeto se lanza verticalmente hacia arriba, est acelerando en a) su trayecto hacia arriba,

b) su trayecto hacia abajo, c) a y b.

Cuando una pelota se lanza hacia arriba, qu velocidad y aceleracin tiene en su punto ms alto?

Imagine que est en el espacio lejos de cualquier planeta, y lanza una pelota como lo hara en la

Tierra. Describa el movimiento de la pelota.

Usted deja caer una piedra desde la ventana de un edificio. Despus de un segundo, deja caer otra

piedra. Cmo vara con el tiempo la distancia que separa a las dos piedras?

Cmo diferir la cada libre que se experimenta en la Luna de la que se experimenta en la Tierra?

Componentes del movimiento


El componente x de un vector puede ser mayor que lamagnitud del vector? Y qu pasa con el componente y?Explique sus respuestas.

Es posible que la velocidad de un objeto seaperpendicular a la aceleracin del objeto? Si es as,describa el movimiento.

Describa el movimiento de un objeto que inicialmenteviaja con velocidad constante y luego recibe unaaceleracin de magnitud constante a) en una direccinparalela a la velocidad inicial, b) en una direccinperpendicular a la velocidad inicial y c) que siempre esperpendicular a la velocidad instantnea o direccin demovimiento.

Movimiento circular


La unidad radin equivale a un cociente de a) grado/ tiempo, b) longitud, c)longitud/longitud o d) longitud/tiempo.

Una rueda gira sobre un eje rgido que pasa por su centro. Todos los puntos de larueda recorren la misma distancia? Recorren la misma distancia angular?

La unidad de frecuencia hertz equivale a a) la del periodo, b) la del ciclo, c) radin/so d) s-1.

Todas las partculas en un objeto que gira uniformemente tienen la misma a)aceleracin angular, b) rapidez angular, c) velocidad tangencial, d) tanto a como b.

Todos los puntos de una rueda que gira en torno a un eje fijo que pasa por sucentro tienen la misma velocidad angular? Y la misma velocidad tangencial?Explique.

Imagine que usted est parado en la orilla de un carrusel que gira. Cmo se veraafectado su movimiento tangencial si camina hacia el centro?

El movimiento circular uniforme requiere a) aceleracin centrpeta, b) rapidezangular, c) velocidad tangencial, d) todas las anteriores.

En un movimiento circular uniforme hay a) velocidad constante, b) velocidad angularconstante, c) cero aceleracin o d) aceleracin tangencial distinta de cero.

Inercia y la primera ley de Newton


La masa est relacionada a) con el peso de un objeto, b) con su inercia, c) con su densidad, d) con todas las

opciones anteriores.

Una fuerza a) siempre genera movimiento, b) es una cantidad escalar, c) es capaz de producir un cambio en el

movimiento, d) tanto a como b.

Si un objeto se mueve a velocidad constante, a) debe haber una fuerza en la direccin de la velocidad, b) no

debe haber fuerza en la direccin de la velocidad, c) no debe haber fuerza neta o d) debe haber una fuerza neta

en la direccin de la velocidad.

Si la fuerza neta sobre un objeto es cero, el objeto podra a) estar en reposo, b) estar en movimiento a

velocidad constante, c) tener aceleracin cero o d) todo lo anterior.

La fuerza requerida para mantener un cohete movindose a una velocidad constante en el espacio lejano es a)

igual al peso de la nave, b) dependiente de la rapidez con que se mueve la nave, c) igual a la que generan los

motores del cohete a media potencia, d) cero.

Si un objeto est en reposo, no puede haber fuerzas actuando sobre l. Es correcta esta afirmacin? Explique.

b) Si la fuerza neta sobre un objeto es cero, podemos concluir que el objeto est en reposo? Explique.

En un avin a reaccin comercial que despega, sentimos que nos empujan contra el asiento. Use la primera ley

de Newton para explicar esto.

Un objeto pesa 300 N en la Tierra y 50 N en la Luna. El objeto tambin tiene menos inercia en la Luna?

Considere la situacin de un nio que sostiene un globo inflado con helio en un automvil cerrado que est en

reposo. Qu observar el nio cuando el vehculo a) acelere desde el reposo y luego b) frene hasta detenerse?

(El globo no toca el techo del automvil.)

Segunda ley de Newton del movimiento


La unidad de fuerza newton equivale a a) kg m/s, b) kg m/s2, c) kg m2/s o d)ninguna de las anteriores.

La aceleracin de un objeto es a) inversamente proporcional a la fuerza neta queacta sobre l, b) directamente proporcional a su masa, c) directamenteproporcional a la fuerza neta e inversamente proporcional a su masa, d) ninguna delas anteriores.

El peso de un objeto es directamente proporcional a) a su masa, b) a su inercia, c) ala aceleracin de la gravedad, d) a todas las anteriores.

Un astronauta tiene una masa de 70 kg medida en la Tierra. Cunto pesar en elespacio lejano, lejos de cualquier cuerpo celestial? Qu masa tendr ah?

En general, en este captulo consideramos fuerzas aplicadas a objetos de masaconstante. Cmo cambiara la situacin si se agregara o quitara masa a un sistemamientras se le est aplicando una fuerza? D ejemplos de situaciones en que podrasuceder esto.

Los motores de la mayora de los cohetes producen un empuje (fuerza haciaadelante) constante. Sin embargo, cuando un cohete se lanza al espacio, suaceleracin se incrementa con el tiempo mientras sigue funcionando el motor. Estasituacin infringe la segunda ley de Newton? Explique.

Tercera ley de Newton del movimiento


Las fuerzas de accin y reaccin de la tercera ley de Newton a) estn en la misma direccin,b) tienen diferentes magnitudes, c) actan sobre diferentes objetos o d) pueden ser la mismafuerza.

Un tabique golpea una ventana de vidrio y la rompe. Entonces, a) la magnitud de la fuerza queel tabique ejerce sobre el vidrio es mayor que la magnitud de la fuerza que el vidrio ejercesobre el tabique, b) la magnitud de la fuerza del tabique contra el vidrio es menor que la delvidrio contra el tabique, c) la magnitud de la fuerza del tabique contra el vidrio es igual a la delvidrio contra el tabique o d) nada de lo anterior.

Un camin de carga choca de frente contra un automvil, el cual sufre daos mucho mayoresque el camin. Esto nos permite afirmar que a) la magnitud de la fuerza que el camin ejercesobre el auto es mayor que la magnitud de la fuerza que el auto ejerce sobre el camin, b) lamagnitud de la fuerza del camin contra el auto es menor que la del auto contra el camin, c)la magnitud de la fuerza del camin contra el auto es igual a la del automvil contra el camino d) nada de lo anterior.

Veamos la situacin que viven de un granjero y un caballo. Cierto da, un granjero enganchauna carreta pesada a su caballo y le exige tirar de ella. El caballo le dice: Bueno. No puedotirar de la carreta porque, segn la tercera ley de Newton, si aplico una fuerza a la carreta, ellaaplicar una fuerza igual y opuesta sobre m. El resultado neto es que las fuerzas se cancelarny no podr mover la carreta. Por lo tanto, es imposible que tire de la carreta. El granjeroest furioso! Qu puede decir para convencer al caballo de que se mueva?

Hay un error en estas afirmaciones? Cuando se golpea una pelota de bisbol con un bate, hayfuerzas iguales y opuestas sobre el bate y sobre la pelota. Las fuerzas se cancelan y no haymovimiento.

Friccin


En general, la fuerza de friccin a) es mayor para superficies lisas que para lassperas, b) depende de la rapidez de deslizamiento, c) es proporcional a la fuerzanormal o d) depende mucho del rea de contacto.

El coeficiente de friccin cintica: a) suele ser mayor que el de friccin esttica; b)suele ser igual al de friccin esttica; c) suele ser menor que el de friccin esttica, od) es igual a la fuerza aplicada que excede la fuerza esttica mxima.

Un cajn est a la mitad de la plataforma de un camin. El conductor acelera elcamin gradualmente desde el reposo hasta una rapidez normal, pero luego tieneque detenerse sbitamente para evitar chocar contra un automvil. Si el cajn sedesliza conforme el camin se detiene, la fuerza de friccin a) estara en la direccinhacia delante, b) estara en la direccin hacia atrs, c) sera cero.

Identifique la direccin de la fuerza de friccin en los siguientes casos: a) un libroque descansa en una mesa; b) una caja que resbala por una superficie horizontal; c)un coche que da vuelta en un camino plano; d) el movimiento inicial de una piezatransportada por una banda sin fin de una lnea de ensamble.

Solemos decir que la friccin se opone al movimiento. Sin embargo, cuandocaminamos, la fuerza de friccin es en la direccin de nuestro movimiento Hayalguna inconsistencia en trminos de la segunda ley de Newton? Explique.

Problemas


1. Vectores


Una llanta con un radio de45.0 cm rueda sin deslizarsesobre un piso horizontal. En untiempo 1, el punto pintadoen el borde de la llanta es elpunto de contacto entre larueda y el piso. Un tiempodespus 2 , la llanta ruedamedia revolucin. Cules son(a) la magnitud y (b) el ngulo(relativo al piso) deldesplazamiento de ?

(a) 168 cm

(b) 32.5 grados

1. Vectores


Tres cuerdas horizontales tirande una piedra grandeenterrada en el suelo,produciendo los vectores defuerza , y que semuestran en la figura. Obtengala magnitud y la direccin deuna cuarta fuerza aplicada a lapiedra que haga que la sumavectorial de las cuatro fuerzassea cero.

90.2 N a 75.5 grados debajodel eje .

2. Cada libre y movimiento de proyectiles


Una bola se lanza directamente hacia arriba de tal manera quealcanza una altura de 10 m. Con qu velocidad inicial se lanz?14 m/s

Un jugador patea una pelota de ftbol y sta permanece en elaire 4.00 segundos. Qu altura alcanz? 78.4 m

Un bloque de madera se dispara a lo largo de la tabla de unamesa que est a 1000 mm por encima del nivel del piso.Despus de que el bloque abandona el borde de la mesa,golpea el piso a una distancia de 5000 mm desde el borde dela mesa, cul es la rapidez del bloque cuando dej el borde dela mesa? 11.07 m/s

2. Cada libre y movimiento de proyectiles


Un cohete alcanza una altura de 150 km con una

velocidad vertical de 2.00 km/s al terminarse el

combustible. Cunto tiempo continuar elevndose? 204

s Cul ser su mxima elevacin? 345 km

3. Movimiento circunferencial


Un piloto va a ser probado en una aceleracin de 10 g,hacindole girar en una circunferencia horizontal de 5.00 m deradio. (a) Cul es la rapidez angular necesaria? 4.43 rad/s (b)Cul es la rapidez del piloto? 22.1 m/s

El radio medio de la Tierra es 6400 km, y su distancia media alSol es 15 107 km. Encontrar la aceleracin (en un punto delecuador) debida a la rotacin terrestre, y comparar estaaceleracin con la aceleracin debida a la traslacin alrededordel Sol. Comparar ambas aceleraciones con la aceleracingravitacional terrestre.

= 0.034 m/s = 0.0034 g = 0.0059 m/s = 0.00061 g

= 5.7

4. Fuerza y leyes de Newton


repaso introductorio a la mecánica clásica

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