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No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería
COLEGIO DE LA SAGRADA FAMILIA
AREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL
ESTRUCTURA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA DE FÍSICA AÑO 2015
PLANEACIÓN Y EJECUCIÓN – GRADO 9
MODULO II – MECÁNICA CLÁSICA
I PERIODO ACADÉMICO – CINEMÁTICA I: INTRODUCCIÓN A LA FISICA
RESPONSABLE LICENCIADO NELSON JESUS CARDALES GALINDO
LAS MENTES MÁS BRILLANTES DE NUESTROS TIEMPOS – UN INSTANTE QUE NO SE REPETIRÁ JAMÁS
QUINTO CONGRESO DE CIENCIAS EXACTAS. SOLVAY, BRUSELAS 1927
FONDO DE PIE DE IZQUIERDA A DERECHA: Auguste Piccard, Émile Henriot, Paul Ehrenfest, Edouard Herzen,
Théophile de Donder, Erwin Schrödinger, Jules-Émile Verschaffelt, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Ralph
Howard Fowler, Léon Brillouin.
SENTADOS FILA CENTRAL DE IZUIERDA A DERECHA: Peter Debye, Martin Knudsen, William Lawrence Bragg,
Hendrik Anthony Kramers, Paul Adrien, Maurice Dirac, Arthur Holly Compton, Louis-Victor de Broglie, Niels
Bohr
SENTADOS FILA FRONTAL DE IZQUIERDA A DERECHA: Irving Langmuir, Max Planck, Marie Curie, Hendrik
Antoon Lorentz, Albert Einstein, Paul Langevin, Charles-Eugène Guye, Charles Thomson Rees Wilson, Owen
Willans Richardson.
LA FÍSICA: “La que en verdad abrió los ojos del hombre al universo y permitió acceder a la conquistas de sus
misterios y a la profundización de otros”.
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ACLARACION: El siguiente documento (dividido en módulos de acuerdo al número de
periodos académicos) no es un libro y no pretende serlo, solo es una recopilación de todas las
clases que durante años he desarrollado en la asignatura de física y que se encuentran en él.
Es claro que se usa como base diferentes libros y otros textos, inclusive de nivel superior que
enriquece la temática desarrollada.
Dicho documento no tiene ningún valor comercial por lo tanto no se vende a las estudiantes y a
ninguna otra persona dentro o por fuera de la institución. Las alumnas los pueden descargar
para su uso. Como se dijo al inicio son las clases preparadas de antemano y la metodología de
trabajo se acuerda con las estudiantes.
Las preguntas tipo Pruebas Saber aplicadas en el presente documento son tomadas de
módulos que se han usado en la institución legalmente, pruebas liberadas por el ICFES,
pruebas internacionales y páginas web que ofrecen banco de preguntas sin ningún tipo de
restricción pero que obviamente se hace mención de ellas en el presente documento como
reconocimiento al valioso aporte que realizan. Dichas preguntas son aplicadas como
evaluación de la temática.
A continuación se muestra una lista de textos, documentos y otros elementos que se usan en
él. Debido a la cantidad de enlaces a páginas web, ellas aparecen a lo largo de la temática las
cuales permiten profundizar en los temas.
TEXTOS DE REFERENCIAS - WEBGRAFIA
 FISICA 1 HIPERTEXTO Santillana. EDITORIAL SANTILLANA.
 FÍSICA 1. EDITORIAL NORMA. (Versión consultada anterior al 2007)
 FISICA SERWAY 7a
Y 8a
EDICION PARA INGENERIA Mc GRAWHILL.
 INSTITUCIÓN EDUCATIVA 10157 - “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE -
2010 PROF. EDWIN RONALD CRUZ RUIZ.
 FÍSICA I PROFESOR: RODOLFO BERNAL UNIVERSIDAD DE SONORA
 CM2
, CIENCIAS NATURALES: MODULO II, FÍSICA. RENE ALEXANDER CASTILLO.
 FÍSICA GENERAL 10a
Ed. Frederick J. Bueche Eugene Hecht, Serie Schaum, McGraw-
Hill
 WWW.EDUCAPLUS.ORG
 WWW.XTEC.NET/~OCASELLA/
 PAGINAS WEB DE LIBRE USO (SIMULADORES – EVALUACIONES – PROYECTOS). Los
enlaces aparecen a lo largo del documento. Serán de gran ayuda y se requiere la Máquina
Virtual de Java, si no la tienes instalada hazlo es gratuita.
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COMPETENCIAS EN CIENCIAS NATURALES
Las competencias que se evalúan en ciencias naturales se describen a continuación. Cabe
anotar que son aplicables a la asignatura de física.
IDENTIFICAR: esta competencia enfatiza no en la memorización de los conceptos y las
teorías, sino que los comprenda, que encuentre relación entre la física y las demás áreas del
saber y que sepa aplicar sus conocimientos en la resolución de problemas.
INDAGAR: está orientada a la búsqueda de información que ayude a establecer la validez de
una respuesta preliminar. Uno de esos mecanismos es la experimentación, donde se recree un
fenómeno natural para deducir de él conclusiones aplicables.
EXPLICAR: es fundamental someter las explicaciones propuestas a debate y estar dispuestos
a cambiarlas cuando se reconozca que existen razones para ello. La creatividad y la
imaginación como también la crítica y la autocrítica ayudan a la elaboración de una explicación
coherente y creíble en el estudio de la naturaleza a través de la física.
Cada una de las competencias en ciencias naturales en especial física desde los siguientes
componentes:
 MECÁNICA CLÁSICA: está en relación con la manera como se caracteriza el
movimiento de un cuerpo y la argumentación que se hace sobre el cambio en el
movimiento del cuerpo.
- ¿Respecto a quién o qué se mueve un cuerpo? ¿Por qué cambia su movimiento? ¿El
movimiento es una característica intrínseca de los cuerpos?
- Carácter direccional de algunas de las magnitudes físicas involucradas en el análisis del
movimiento de un cuerpo (posición, velocidad, cantidad de movimiento y fuerza).
 TERMODINÁMICA: involucra la manera como se relacionan las variables de estado en el
equilibrio termodinámico y cómo se incrementa la energía interna de un sistema.
- Relaciones entre energía interna, temperatura, volumen, presión y número de partículas de
un sistema.
EVENTOS ONDULATORIOS: se relaciona con la forma como se caracteriza un movimiento
ondulatorio y lo que sucede cuando una onda interactúa con un cuerpo u otra onda.
- Análisis de la “ecuación de onda”.
- Interacciones onda-partícula y onda-onda.
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EVENTOS ELECTROMAGNÉTICOS: hace referencia a la manera como se puede cargar
eléctricamente un sistema, a la forma como se genera una corriente eléctrica y a las
condiciones necesarias para que un cuerpo interactúe con un campo magnético.
- Caracterización de la carga eléctrica de un sistema (su naturaleza, su ilustración gráfica,
entre otros).
- Análisis básico de las características atractivas y repulsivas de fuerzas eléctricas y
magnéticas y los procesos mediante los cuales es posible cargar eléctricamente un sistema.
- Noción de campo, potencial eléctrico y de las condiciones necesarias para generar una
corriente eléctrica (nociones de conductividad y resistividad eléctrica), así como las
condiciones necesarias para que un cuerpo interactúe en un campo magnético.
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REGLAMENTO Y MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO DE FÍSICA
 Entrar en orden al laboratorio y ubicarse en grupo de ocho (8) en las mesas de la uno (1)
a la cuatro (4).
 No arrojar basura en el piso ni sobre las mesas, usar la caneca.
 No rayar las mesas ni las sillas de brazos. No subirse ni sentarse en las mismas.
 No ingerir alimentos ni bebidas durante la permanencia en el laboratorio.
 No manipular ninguna conexión eléctrica del laboratorio. El docente se encargará de ello.
 No manipular los experimentos de biología depositados en el laboratorio.
 Usar los materiales disponibles para los montajes planeados, solo cuando el docente lo
disponga.
 Cuando se trabaje con fuente de calor y/o corriente eléctrica, espere las indicaciones del
docente para ser manipulados. Hágalo con sumo cuidado.
 Al momento de retirarse, dejar las sillas sobre las mesas.
 En caso de evacuación siga las flechas de la ruta más cercana al laboratorio, manteniendo
orden en la salida y en los pasillos hasta el punto de encuentro.
 Verificar la medida de presión del extintor asignado al laboratorio.
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INFORME DE LABORATORIO
A continuación se hará una descripción sencilla, de las partes de un laboratorio, las cuales se
deben seguir de acuerdo al orden establecido.
PORTADA:
Nombre del colegio:
Título del laboratorio:
Grado y curso:
Nombre de las integrantes del grupo de trabajo:
Asignatura:
Nombre del profesor:
Fecha de entrega:
DESARROLLO:
Nombre de la práctica: aparece en la guía
Objetivo (s) de la práctica: aparecen en la guía
Materiales: los usados en la realización de la práctica, aparecen en la guía
Teoría relacionada: una breve descripción o resumen de la teoría vista sobre el tema.
Procedimiento: se hace una corta explicación de cómo se hizo la práctica, en primera persona.
Recolección de datos: se debe anotar todos los datos obtenidos durante la práctica, en sus
respectivas tablas de valores, si las hay.
Tablas y gráficas: representación en el plano cartesiano de los datos obtenidos.
Análisis de resultados: se responden las preguntas a partir de la teoría conocida y los
resultados que arroje el análisis de gráficas.
Conclusiones: se hace alusión si se llegó a la demostración práctica de la teoría vista en
clases.
Bibliografía – Webgrafía: se anotan los libros usados como textos guías y de consultas además
de los enlaces de páginas relacionadas con la temática.
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MECANÍSMOS DE EVALUACIÓN
Para lograr una profundización en la teoría y los conceptos en la asignatura de física, esta se
evaluara de la siguiente forma y dentro de los tiempos estipulados.
1. Se desarrollará durante el curso cuestionarios tipos PRUEBAS SABER y otras pruebas
internacionales cuyo material es de libre acceso y referente a la temática, dichas actividades
serán evaluadas.
2. La sección de CONSULTAS que aparecen a lo largo del documento es de obligatorio
cumplimiento, ya que serán evaluadas.
3. Al inicio de cada clase se harán preguntas teóricas que buscaran verificar si hay continuidad
y profundización en los temas estudiados en las clases anteriores, las cuales serán
valoradas.
4. Para trabajar los talleres se formaran grupos de 3 alumnas para su solución los cuales
deberán ser sustentados en clases para su discusión y corrección. Se aclara que todos los
grupos deben resolver los puntos de los talleres. Se aceptara si alguna alumna desea
hacerlo individual.
5. La preparación y ejecución de los laboratorios se llevara a cabo por grupo conformados por
4 alumnas. Los cuales desarrollaran dentro de la clase, para deducir y analizar las temáticas
estudiadas en el momento por lo tanto deben analizarse y socializarse los resultados en la
misma clase y posteriores. Se realizaran prácticas con materiales traídos por las alumnas
donde se evaluara la creatividad y el grado de profundización que aporte el experimento.
6. Los talleres y trabajos deben ser presentados dentro de la fecha estipulada. Serán revisados
y calificados y devueltos para socializarlos.
7. Se motivará a todas las alumnas que presenten en clases ejercicios, problemas y consultas
hechas en textos y en internet los cuales aporten a la de profundización de los temas vistos
en las mismas.
8. Los grupos de laboratorio que presenten experimentos a la comunidad serán evaluados y
podrán ser eximidos de evaluaciones posteriores. Periódicamente los grupos de laboratorio
deberá presentar actividades experimentales a los demás cursos, en las horas
concernientes al área de las ciencias naturales.
9. En colaboración con el área de informática (internet) se harán exámenes virtuales usando
los simuladores o en la biblioteca previo permiso para el uso del internet.
10. Todos exámenes serán de selección múltiple con la salvedad de que en algunos casos los
procedimientos deben acompañar las respuestas marcadas. La participación activa en
clases, aportando significativamente será de alta valoración, ya que indica el nivel de
asimilación de la temática.
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LISTADO DE ECUACIONES
GRADO 9 – ECUACIONES DE CINEMÁTICA
A continuación se enlistan las ecuaciones que se usaran durante el curso
 COMPONENTES RECTANGULARES DE UN VECTOR
AX = ACosθ AY = ASenθ
 VECTOR RESULTANTE
║A║ = √ (A2
x + A2
y)
 ANGULO VECTOR RESULTANTE
Tanθ = AY / AX
 ECUACIÓN DE LA PENDIENTE DE UNA LÍNEA RECTA.
m = (x2 + x1) / (y2 + y1)
 MU
x = vt x = x0 + vt
 MUA
v = v0 ± at x = v0t ± at2
/2 v2
= v2
0 ± 2ax x = (v + vo) t / 2
 CAIDA LIBRE Y LANZAMIENTO VERTICAL
v = v0 ± gt y = v0t ± gt2
/2 v2
= v2
0 ± 2gy g = 9,8m/s2
 MOVIMIENTO SEMIPARABOLICO
x = v0t y = - gt2
/2 vy = -gt y = - x2
g/2v2
o
 MOVIMIENTO PARABOLICO
vx = v0 Cosθ tv = 2ts ts =v0senθ/g vy = v0 Senθ
x = v0tcosθ Ymax = v2
0 sen2
θ/2g Xmax = v2
0 sen (2θ)/g y = v0tSenθ ± gt2
/2
9
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 MOVIMIENTO CIRCULAR
- El desplazamiento angular (θ) θ = θ2 – θ1 (en radianes)
- Velocidad angular (w) w = θ / t
- La velocidad lineal (v) v = wr
 MCU
- El desplazamiento angular (θ) θ = wt
- Periodo (T) T = t / n
- Frecuencia (f) f = n / t Tf = 1 T = 1 / f f = 1 / T
- La velocidad angular (w) w = 2π /T w = 2πf
- Aceleración centrípeta (aC) ac = v2
/R
 MOVIMIENTO CIRCULAR ACELERADO O VARIADO (MCV)
- Aceleración lineal o tangencial aT = r
- Velocidad angular (w) w = w0 + t
- Desplazamiento angular (θ) θ = w0t – t2
/ 2
- La aceleración del sistema a2
= a2
T + a2
C
 TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR w1R = w2r
 LA LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL F = G Mm / R2
G = 6,67x10-11
Nm2
/ kg2
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FACTORES DE CONVERSIÓN
LONGITUD
1 pulg. = 2.54 cm (exactas)
1 m = 39.37 pulg. = 3.281 pie
1 pie = 0.304 8 m = 34.08 cm
12 pulg. = 1 pie
3 pies = 1 yarda
1 yarda = 0.914 4 m = 91.44 cm
1 km = 0.621 mi
1 km = 1000 m
1 mi = 1.609 km = 1609 m
1 mi = 5280 pie
1 µm = 10-6
m = 103
nm
1 año–luz = 9.461 x 1015
m
ÁREA
1 m2
= 104
cm2
= 10.76 pie2
1 pie2
= 0.0929 m2
= 144pulg.2
1 pulg.2
= 6.452 cm2
VOLUMEN
1 m3
= 106
cm3
= 6.102x104
pulg.3
1 pie 3 = 1 728 pulg.3
= 2.83x10-2
m3
1 L = 1 000 cm3
= 1.0576 qt = 0.0353 pie3
1 pie3
= 7.481 gal = 28.32 L = 2.832x10-2
m3
1 gal = 3.786 L = 231 pulg.3
MASA
1 000 kg = 1 t (tonelada métrica)
1 slug = 14.59 kg
1 u =1.66 x10-27
kg = 931.5 MeV/c2
FUERZA
1 N = 0.2248 lb
1 lb = 4.448 N
1 kgf = 9.8 N
1 N = 100000 dinas
VELOCIDAD
1 mi/h = 1.47 pie /s = 0.447 m/s = 1.61 km/h
1 m/s = 100 cm/s = 3.281 pie /s
1 mi/min = 60 mi/h = 88 pie /s
ACELERACIÓN
1 m/s2
= 3.28 pie /s2
= 100 cm/s2
1 pie /s2
= 0.304 8 m/s2
= 30.48 cm/s2
PRESIÓN
1 bar = 105
N/m2
= 14.50 lb/pulg.2
1 atm = 760 mm Hg = 76.0 cm Hg
1 atm = 14.7 lb/ pulg.2
= 1.013x 105
N/m2
1 Pa = 1 N/m2
= 1.45x10-4
lb/ pulg.2
TIEMPO
1 año = 365 días = 3.16x107
s
1 día = 24 h = 1.44x103
min = 8.64x104
s
ENERGÍA
1 J = 0.738 pie.lb
1 cal = 4.186 J
1 Btu = 252 cal =1.054x103
J
1 eV = 1.6 x 10-19
J
1 kWh = 3.60 x106
J
POTENCIA
1 hp = 550 pie.lb/s = 0.746 kW
1 W = 1 J/s = 0.738 pie.lb/s
1 Btu/h = 0.293 W
APROXIMACIONES
1 m ≈ 1 yd
1 kg ≈ 2 lb
1 N ≈ 1/4lb
1 L ≈ 1/4gal
1 km ≈ 1/2mi
60 mi/h ≈ 100 pie /s
1 m/s ≈ 2 mi/h
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SOLUCIÓN DE ECUACIONES
Para plantear una solución se debe anotar primero los datos conocidos y luego los no conocidos de
la siguiente forma
DATOS CONOCIDOS DATOS DESCONOCIDOS
DC DD
OBSERVACIONES:
 Siempre se trabajara en el Sistema Internacional de unidades. Sólo excepcionalmente nos
saltaremos esta norma.
 Los cambios de unidades se realizaran siempre por factores de conversión. Cualquier
resultado (aunque sea intermedio) o medida debe ir siempre acompañado de su unidad.
 Nunca es válido decir "no lo sé hacer...", siempre podemos (como mínimo) llegar a la
resolución.
Se debe leer
cuidadosamente el
problema planteado y
sacar los datos que
son dados, incluyendo
aquellos que son
constantes y por lo
tanto no son
mencionados pero se
usa para la solución
del problema.
Se debe leer
cuidadosamente el
problema planteado
y sacar los datos
que no son dados,
es decir la (s)
incógnita (s) para la
solución del
problema.
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No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería
UNIDAD 1
INTRODUCCIÓN A LA FISICA
ESTÁNDAR: establezco relaciones entre magnitudes y unidades de medida apropiadas en la
solución de problemas.
COMPETENCIAS BÁSICAS:
 Reconoce y utiliza las magnitudes físicas fundamentales (derivadas) y vectoriales en la
solución de problemas cotidianos, contextualizadas en diferentes situaciones.
 Describe correctamente situaciones experimentales y del entorno los procesos de
medición, elaboración de gráficas y relación entre magnitudes físicas fundamentales y
derivadas.
CGL: GESTIÓN DE LA TECNOLOGÍA Y LAS HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS
 Registro datos utilizando tablas, gráficos y diagramas y los utilizo en proyectos tecnológicos.
RESPONSABILIDAD AMBIENTAL
 Conservo en buen estado los recursos a los que tengo acceso.
CC: CONVIVENCIA Y PAZ
 Construyo, celebro, mantengo y reparo acuerdos entre grupos.
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No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería
INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA
Estudia
Requiere deMedidas
Por ejemplo Se utilizan
Que se relacionan
Sistemas
Magnitudes físicas
Átomos
Universo
Directamente
proporcionales
Inversamente
proporcionales
Sistemas de
medidas
Sistemas de
Internacional
Británico de
unidades
Se producen
Errores
experimentales
Sistemáticos Aleatorios
Pueden ser
Magnitudes
escalares
Magnitudes vectoriales
Se representan
mediante
Vectores
Poseen NormaDirección
Sentido
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No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería
 INTRODUCCIÓN A LA FISICA: ¿Qué estudia la física?
Del porque y el cómo suceden los fenómenos naturales y las leyes básicas que rigen el
comportamiento y las interacciones de la materia la energía en cualquiera de sus formas. Las
cuales ocurren en un: sistema físico.
 Sistema físico: la realidad en que vivimos es muy compleja para comprenderla mejor
realizamos la construcción de un sistema físico, donde resulte más fácil hacer una buena
interpretación de la realidad. Un sistema físico por ejemplo puede ser el sistema Tierra –
Luna, o la silla con usted. En esta interpretación solo usamos las propiedades más
relevantes de los objetos que están involucradas con el fenómeno físico a estudiar, y el
cual nos permite comprender nuestra realidad
Durante este proceso usamos nuestros sentidos, instrumentos de medición y de observación y
los reunimos en un solo concepto: las magnitudes físicas.
 Las magnitudes físicas: son las propiedades que caracterizan a los cuerpos o a los
fenómenos naturales y que son susceptibles de ser medidas.
Por ejemplo: la longitud, la masa, la velocidad, el tiempo, la temperatura, entre otras. Pero el
olor, el sabor, la belleza no son magnitudes físicas ya que no pueden ser medidas.
Uno de los objetivos de la física es la descripción de los fenómenos naturales mediante
magnitudes. Por ejemplo, si medimos la longitud de un objeto, calculamos la masa de un
cuerpo, solo con el valor numérico y la unidad correspondiente, queda bien definidas. A estas
magnitudes se le llama: magnitudes escalares.
 Magnitudes escalares: también llamadas cantidades escalares, son magnitudes que
quedan totalmente descritas con un número y una unidad. Ejemplo: 5m (longitud), 15kg
(masa), 4gr/cm3
(densidad), 12m2
(área).
La Física como ciencia experimental que es, requiere de la medición para describir las
propiedades o los fenómenos que se van a estudiar. Cuando se mide un objeto o un fenómeno
se hace una comparación entre una magnitud con otra de su misma especie llamada patrón.
Este patrón es denominado unidad.
Existen magnitudes físicas que son independientes de las demás y reciben el nombre de
magnitudes físicas fundamentales.
 Magnitudes físicas fundamentales: son magnitudes físicas básicas y en ellas se
expresan las magnitudes intrínsecas de la materia. Ellas son longitud, masa, tiempo y
temperatura.
 Magnitudes físicas derivadas: son magnitudes que se escriben en función de las
fundamentales, como por ejemplo: área, volumen, velocidad, aceleración, fuerza, presión,
gravedad, etc.
15
No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería
Para unificar los sistemas de medidas a nivel internacional se tienen los siguientes sistemas
que pueden relacionarse entre sí.
 Sistema internacional de unidades: debido a las diferentes medidas existentes en 1960
se adoptó el sistema internacional de medida o SI el cual unificó todas las conocidas y
estableció un sistema de conversión entre ellas.
Consulta: la definición de longitud, masa y tiempo.
 Tabla de unidades básicas
TABLA 1.1
MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO
Longitud metro m
Masa kilogramo Kg
Tiempo Segundo s
Temperatura Kelvin K
Cantidad de
masa
mol Mol
 Tabla de múltiplos y submúltiplos del metro.
TABLA 1.2
MÚLTIPLOS SUBMÚLTIPLOS
Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo Factor
Exa E 1018
Deci d 10-1
Peta P 1015
Centi c 10-2
Tera T 1012
Mili Mm 10-3
Giga G 109
Micro  10-6
Mega M 106
Nano n 10-9
Kilo k 103
Pico  10-12
Hecto h 102
Femto f 10-15
Deca D 101
Atto a 10-18
Aunque algunos países usan otros sistemas como por ejemplo.
 Sistema centímetros, gramos y segundos ó sistema CGS:
Tabla CGS
TABLA 1.3
MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO
Longitud centímetro cm
Masa gramo gr
Tiempo Segundo s
16
No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería
 Sistema británico de medidas: usado en Reino Unido y en países anglosajones.
TABLA 1.4
 Conversión de unidades: todas las magnitudes físicas deben tener un número y una
unidad que lo identifiquen, esto permite realizar la conversión a veces mentalmente. Al
término usado para realizar la conversión se le llama factor de conversión, para aplicarlo
se realiza el procedimiento de la regla de 3 simple o teniendo en cuenta si la conversión se
hace de una unidad mayor a una menor o viceversa.
1. Ejercicio
a) Un slug equivale a 14,59kg. ¿30kg cuantos slug equivale?
b) En el comercio se consiguen reglas graduadas en cm y pulgadas. Determinar la medida
en pulgadas de una regla de 45cm.
c) ¿Cuántos segundos hay en un año? De acuerdo a esto ¿Cuántos segundos tienes de
vida?
 Cifras significativas: son las cifras de un valor obtenido en una medición, de las cuales las
primeras son ciertas y la ultimas dudosas. Por ejemplo: sabemos que π = 3,1416, la parte
entera 3 y las decimales 1 y 4 son ciertas y las cifras 1 y 6 dudosas. Por lo tanto se trabaja
con la cifra 3,14.
 Notación científica: es común que al momento de realizar cálculos matemáticos aparecen
magnitudes físicas las cuales toman cifras significativas con valores muy grandes o muy
pequeñas. Para usar la notación científica se usan la potencias de 10 como base. Por
ejemplo: la masa de la tierra se ha calculado en 60000000000000000000000Kg, se puede
escribir como 6x1024
Kg.
Para expresiones menores que cero se realiza el mismo procedimiento solo que al exponente
se le antepone el signo menos. Por ejemplo: 0,00000000005cm, se puede escribir como
5x10-12
cm.
2. Ejercicio
El planeta tierra se encuentra ubicado en la galaxia llamada la Vía Láctea. El sol se encuentra
a 30000 años luz del centro de nuestra galaxia. Determinar dicha distancia en metros.
MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO
Longitud Pie p
Masa Slug Slug
Tiempo segundo S
17
No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería
 Manejo de errores: al realizar una medición es imposible cierto grado de incertidumbre
(grado de imprecisión como consecuencia de la calibración del instrumento de medida)
pues es probable que en el procedimiento se generen errores experimentales, ya sean
humanos, por variaciones del medio o por una calibración incorrecta de los instrumentos
utilizados. Se presentan dos tipos de errores.
 Los errores sistemáticos: se producen por limitaciones del equipo utilizado o por
deficiencias en el diseño experimental.
 Los errores aleatorios: se originan por causas que no se pueden controlar en cada
medida.
Cuando se hace una medición se debe establecer el error cometido teniendo en cuenta el valor
obtenido y el valor de referencia original. Este tipo de cálculos permite establecer dos tipos de
errores.
 Error absoluto: se calcula
realizando la diferencia entre el
valor obtenido en una medición y
el valor que se toma como
referencia.
Las barras indican valor absoluto
 Error relativo: se calcula realizando el
cociente entre el error absoluto y el
valor que se toma como referencia de
la medida.
Una medida precisa de un objeto se logra con varias mediciones de él. De acuerdo a la
estadística ésta nos permite establecer el valor promedio en la medición al calcular la media
aritmética.
Por ejemplo si una medida se realiza 6 veces, se
obtienen 6 valores los cuales la media se puede
calcular así:
Es importante saber que tanto se alejan los valores de la media y es este valor el más acertado
de las mediciones. Se le llama desviación media (DM) y se le calcula de la siguiente forma:
El resultado de la medición se expresa como x  DM. Se acostumbra a representar el error
relativo como: Er = DM / X, es usual representarlo en porcentaje.
Enlace de apoyo
- http://neuro.qi.fcen.uba.ar/ricuti/intro_NMS.html
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No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería
COLEGIO DE LA SAGRADA FAMILIA
GRADO 90
CURSOS: A, B
ASIGNATURA FÍSICA PROFESOR: NELSON JESUS CARDALES GALINDO
NOMBRE DEL LABORATORIO: cálculo el error relativo
OBJETIVO(S): calcular el error relativo en prácticas de laboratorio.
MATERIALES:
 Regla.
PROCEDIMIENTO Y REGISTRO
1. Una estudiante toma la regla desde 0cm frente a sus compañeras. La deja caer y otra la
sujeta antes de llegar al suelo y toma la medida donde fue sujetada. La experiencia se
repite 10 veces
2. Se les pide registrar los datos en una tabla de valores.
3. Calcular el error relativo.
PREGUNTAS Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS
1. De acuerdo a los datos y al cálculo ¿Cómo se podrían mejorar los resultados?
BIBLIOGRAFIA:
Asesorías del profesor de la asignatura.
Física 1 Hipertexto Santillana. Editorial Santillana.
Serway, Raymond. Física para Ingeniería Tomo I
FECHA DE REALIZACION: incorporado en las clases.
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No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería
3. Ejercicio
El diámetro de un disco se mide cinco veces con una regla graduada en mm, y se obtiene, los
siguientes resultados: 12,2mm; 12,3mm; 12,4mm; 12,5mm; 12,6mm.
a) Determinar el valor promedio de los datos.
b) Determinar la desviación media.
c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo.
4. Ejercicio
Hemos realizado diez veces la pesada de un cuerpo obteniendo los siguientes resultados
expresados en gramos:
12,372; 12,373; 12,372; 12,371; 12,370; 12,374; 12,372; 12,372; 12,371; 12,373
a) Determinar el valor promedio de los datos.
b) Determinar la desviación media.
c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo.
5. Ejercicio
En un experimento sobre tiempo en segundos de un recorrido efectuadas por diferentes
alumnos se obtuvieron los siguientes datos; 3,01s; 3,11 s; 3,20 s; 3,15 s; 3,25s; 3,23 s; 3,12 s;
3,05 s; 3,16s; 3,13 s; 3,10 s; 3,01s; 3,18s; 3,22 s; 3,08 s
a) Determinar el valor promedio de los datos.
b) Determinar la desviación media.
c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo.
6. Ejercicio
En una encuesta sobre preferencias políticas, las edades de los encuestados fueron las
siguientes: 23; 30; 32; 35; 25; 23; 27; 33; 26; 33; 20; 31; 28; 22; 38; 19; 27; 34; 40; 21.
a) Determinar el valor promedio de los datos.
b) Determinar la desviación media.
c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo.
20
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 FUNCIONES Y GRAFICAS
 Sistemas coordenados: cuando se hacen mediciones, es necesario representar mediante
graficas los datos obtenidos. Es posible hacerlo de tres formas.
 En una dimensión: se representan los valores sobre la recta numérica. Por ejemplo un
objeto que se mueve en línea recta.
 En dos dimensiones: se utiliza el plano cartesiano, los
datos se ubican en parejas ordenadas, así (x, y) donde x es
el eje horizontal, y el eje vertical. Por ejemplo en la figura 1
los puntos (1,4) y (5,0) aparecen en el plano.
7. Ejercicio
Ubica (3,-5) en el plano
 En tres dimensiones: se representan puntos
en el espacio, lo cual se realiza por medio de
un sistema de tres ejes coordenados,
perpendiculares entre sí, llamados ele x, eje y,
y eje z. Se ubican en ternas (x, y, z). Por
ejemplo (4, 3,5).
8. Ejercicio
Representar gráficamente en el espacio el punto A (4, -3, 5)
Enlace de apoyo.
- http://www.educaplus.org/movi/2_1pospunto.html
21
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 Las variables en un experimento: una vez se definen los factores o variables que
intervienen en la ocurrencia del fenómeno, se escogen unos factores que se mantienen
constantes y otros que varían a conveniencia del que hace la práctica experimental.
Reciben el nombre de variables independientes y de variables dependientes.
Por ejemplo, cuando se sostiene una masa con un resorte ésta es la variable independiente y
la longitud la cual el resorte se alarga por acción de la masa es la variable dependiente. Las
variables se relacionan entre sí mediante las funciones, es decir operaciones matemáticas que
pueden ser graficadas y aportan información previo análisis del comportamiento de un sistema
físico. Para llevar a cabo una gráfica se debe analizar la relación existente entre las variables.
 Magnitudes directamente proporcionales: cuando una de las magnitudes aumenta y la
otra lo hace en la misma proporción o cuando ambas disminuyen. Al momento de realizar
la razón o división entre sus términos el resultado es una constante, llamada constante de
proporcionalidad. Matemáticamente se expresa
y/x = k
Para x, y variables
Si y es la variable dependiente se calcula sus valores así: y = kx, donde x es la variable
independiente. Al graficar en el plano cartesiano dos magnitudes directamente proporcionales
se obtiene una línea recta.
La constante de proporcionalidad se calcula usando el concepto de pendiente de una recta
m = (y2 – y1) / (x2 – x1). La letra m representa el grado de inclinación de la recta en el plano
cartesiano.
9. Ejercicio
Un tren avanza 40km hacia el norte cada vez que transcurre una hora. Elaborar una tabla de
valores para las distancias recorridas en los tiempos 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 horas.
a) Determinar la razón entre cada distancia y su respectivo tiempo.
b) ¿Qué tipo de relación hay entre las variables? Representar gráficamente el evento.
 Magnitudes inversamente proporcionales: cuando una de las magnitudes aumenta y la
otra disminuye o viceversa. Al momento de realizar el producto entre sus términos el
resultado es una constante, llamada constante de proporcionalidad. Matemáticamente se
expresa
xy = k
Para x, y variables
Si y es la variable dependiente se calcula sus valores así: y = k / x, donde x es la variable
independiente. Al graficar en el plano cartesiano dos magnitudes inversamente proporcionales
se obtiene una curva.
22
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10. Ejercicio
Se desea cortar placas rectangulares cuya área sea igual a 36cm2
.
a) Elaborar la tabla que muestra los valores para le largo y ancho de las placas. Determinar
la relación entre el largo l y el ancho a, de los rectángulos.
b) Determinar la expresión matemática que relaciona las dos variables. Realizar el grafico
del evento.
11. Ejercicio
En un experimento de Presión – Volumen en un gas se obtuvieron los siguientes resultados
P (Pa) 1 2 3 5 5 10 15 30
V (m3
) 30 15 10 6 5 3 2 1
Determina: el tipo de proporcionalidad involucrada, la razón entre las variables y representar
gráficamente el evento.
12. Ejercicio
Una empresa empaca cierta cantidad de dulces en bolsas de cierto peso como muestra la tabla
Cantidad (c) 1 2 3 4 5 6 7
Peso (gr) 25 50 75 100 125 150 175
Determina: el tipo de proporcionalidad involucrada, la razón entre las variables y representar
gráficamente el evento.
13. Ejercicio
El tiempo que se tarda en ir de una ciudad a otra y su velocidad están registradas así:
v (km/h) 60 40 20 10 5
t (h) 1 1,5 3 6 12
Determina: el tipo de proporcionalidad involucrada, la razón entre las variables y representar
gráficamente el evento.
Enlace de apoyo.
- http://www.educaplus.org/movi/1_2escavect.html
23
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 MAGNITUDES VECTORIALES
Hay magnitudes que necesitan algo más para quedar bien definidas. Por ejemplo: si se quiere
ir de un punto A hasta un punto B, que sabemos se encuentra a una distancia de 100m
¿Podríamos llegar solo conociendo la distancia que los separa? Se necesita una dirección y
un sentido. A estas magnitudes se le llama: magnitudes vectoriales.
 Magnitudes vectoriales: son magnitudes que quedan totalmente descritas con un número,
una unidad y una dirección. Ejemplo la velocidad, la aceleración, desplazamiento, fuerza,
tensión.
Para describir por ejemplo el movimiento de un objeto, debemos partir desde su posición y
establecer hacia donde se dirige o se movió, dar un dirección. Estas magnitudes se expresan
por medio de vectores.
 VECTOR: es una cantidad física que para ser definida debe tenerse en cuenta tanto su
magnitud y una dirección. Podemos definirlo también como un segmento de recta dirigido.
Se denota con una letra mayúscula o minúscula en negrita, por ejemplo A, b.
Se usa el símbolo A, con cualquier letra. La flecha en la parte superior significa vector.
 Símbolo:
 CARACTERÍSTICAS DE UN VECTOR
 Modulo, norma o magnitud: se refiere a la longitud del segmento y mide la distancia entre
dos puntos por lo tanto siempre es un número positivo. Dichos puntos se le llaman cola y
cabeza de un vector, también se les llama origen y punto final respectivamente. La norma
de un vector se representa ║ ║dentro del símbolo se escribe la letra que representa el
vector ║A║. Por ejemplo para decir que un vector mide 25m, se escribe ║A║= 25m. o la
letra sin resaltar A = 25m. También se puede escribir el dato sobre el vector de la siguiente
manera:
 Dirección de un vector: está determinada por la dirección
de la recta que lo representa y un sistema de referencia o de
coordenadas. La dirección se establece entre el ángulo que
forma el eje X+
y el vector que se traza. A este ángulo se le
llama ángulo en posición normal. Gráficamente se
representan así:
 Sentido de un vector: está determinado por la
orientación de la flecha situada en el punto final del
segmento. En el caso de la velocidad el sentido
siempre coincide con el sentido del movimiento.
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 TIPOS DE VECTORES
Para representar los vectores hay dos formas:
 Vectores libres
Para ser representado no necesita un punto de referencia. Solo
se sigue el orden en que se dan y el ángulo que forma con una
línea horizontal punteada que se traza en la cola, la cual viene
siendo las veces de eje X+
. De la siguiente manera:
 Vectores en posición
Para ser representado se necesita un punto de referencia,
el cual es el origen del, plano cartesiano. Se ubica el vector
con la cola en el origen y formado un ángulo con el eje X+
.
De la siguiente manera:
Definamos en el plano un sistema de coordenadas, es
decir, un punto origen, y dos ejes perpendiculares. A todo
punto P haremos corresponder un par de números que son
sus coordenadas (x, y); se escribe P(x, y).
 Igualdad de vectores
El proceso de medida de una magnitud exige
poder compararla con otra de la misma especie, la
cual requiere entre las magnitudes.
Dos vectores A y B son iguales si el trasladar
paralelamente uno de ellos, se le puede hacer coincidir con el otro, es decir, la magnitud y
dirección son las mismas.
 Vectores opuestos
Dos vectores A y B son opuestos si la magnitud son las mismas y dirección son opuestas. Se
escribe A = - B. Se dice entonces que A es equivalente a –B.
25
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 OPERACIONES CON VECTORES
Para sumar vectores se debe conocer su tipo, es decir, libres o de posición. Los métodos son:
grafico, analítico y del paralelogramo.
 Método grafico
Se usa para vectores libres. El procedimiento es el siguiente: sean A = 7cm, B = 3cm,
C = 5cm, cuyas direcciones se deducen del gráfico.
 Solución
Para sumarlos se toma cada vector con su respectiva
magnitud y su dirección y sentido y se traslada de la
siguiente forma:
Paso 2. Medimos la dirección y la magnitud del segundo
vector B, sin hacerle ninguna modificación. Se ubica su
cola en la cabeza del primer vector, de acuerdo a su
dirección, dejando marcada su cabeza con la línea
punteada como aparece en la figura 2.
Paso 3. Medimos la dirección y la magnitud
del tercer vector C, sin hacerle ninguna
modificación. Se ubica su cola en la cabeza
del segundo vector, de acuerdo a su
dirección.
Paso 1. Tomamos el primer vector A y se mide la dirección es
decir el ángulo y su magnitud, lo trasladamos a un espacio
mayor o en la misma hoja. Sin hacerle ninguna modificación
dejando marcada su cola y cabeza con las líneas punteadas
como aparece en la figura 1
Conclusión: el vector resultante o suma, se mide desde la
cola del primer vector, a la cabeza del último vector. Su
dirección final se toma con la primera línea punteada.
26
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14. Ejercicio
Se tienen los siguientes vectores libres a = 2m, b = 1m, c = 3m y d = 3m.
Hallar la norma de la resultante y su dirección.
15. Ejercicio
Se tienen los siguientes vectores libres A = 5cm, B = 3cm y C = 4cm.
A = 5cm B= 3cm C= 4cm
Hallar la norma de la resultante y su dirección.
16. Ejercicio
Se tienen los siguientes vectores libres A = 6cm, B = 3cm, C = 4cm y D = 8cm.
A = 6cm B= 3cm C= 4cm D= 8cm
Hallar la norma de la resultante y su dirección.
27
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 RELACIÓN ENTRE LOS ÁNGULOS Y LOS LADOS DE UN TRIÁNGULO RECTANGULAR
En todo triangulo rectangular existe una relación entre los ángulos agudos y los lados
opuestos a ellos. Sea ∆ABC in triangulo rectangular en A.
La relación entre los ángulos y los lados de un triángulo rectangular se le llama razones
trigonométricas. Son seis, aunque solo trabajaremos con tres.
De acuerdo al ángulo β.
 Seno: es la razón entre el cateto opuesto y la hipotenusa. Senβ = b/a
 Coseno: es la razón entre el cateto adyacente y la hipotenusa. Cosβ = c/a
 Tangente: es la razón entre el cateto opuesto y el cateto adyacente. Tanβ = b/c
 Cotangente: es la razón entre el cateto adyacente y el cateto opuesto. Cotβ = c/b
 Secante: es la razón entre la hipotenusa y el cateto adyacente. Secβ = a/c
 Cosecante: es la razón entre la hipotenusa y el cateto opuesto. Cscβ = a/b
Nota:
La suma de las medidas de los ángulos agudos es igual a la medida ángulo recto
β +  = 90°
a
b
c
C
A B

β
En el triángulo el lado a se le llama hipotenusa,
es el lado más largo del triangulo
Con relación el ángulo β:
Lado b llamado cateto opuesto
Lado c llamado cateto adyacente
Con relación el ángulo :
Lado b llamado cateto adyacente
Lado c llamado cateto opuesto
La relación entre los lados del triángulo se le
conoce como teorema de Pitágoras y se
expresa:
a2
= b2
+ c2
28
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 Método analítico
Se aplica para vectores en posición. Sean A y B dos vectores, para sumarlos usamos el
concepto de componentes rectangulares
 Componentes rectangulares: son las proyecciones (sombras) del vector sobre los ejes
coordenados X y Y. Analizaremos los casos para uno y dos luego se generalizara para n
vector.
 Componentes rectangulares para un vector A.
Por teorema de Pitágoras: A2
= A2
x + A2
y  A = A2
x + A2
y 
║A║=  A2
x + A2
y
Cada componente se puede expresar mediante una razón trigonométrica
PARA AX: Cosθ = AX / A  AX = ACosθ
PARA AY: Senθ = AY / A  AY = ASenθ
Podemos calcular la dirección de vector conociendo sus proyecciones, dividiendo AY sobre AX.
AY / AX = ASenθ / ACosθ, la expresión Senθ / Cosθ es equivalente a Tanθ, la A se eliminan en
ambos términos.
Tanθ = AY / AX 
θ = Tan-1
(AY / AX)
Esta ecuación permite hallar la dirección de cualquier vector en posición, conociendo las
componentes rectangulares del vector.
El vector A posee dos componentes:
Ax sobre el eje X y Ay sobre el eje Y
Su dirección es el ángulo θ.
Se forma un triángulo rectángulo cuyos catetos son Ax y Ay y A
su hipotenusa.
Usando el teorema de Pitágoras calculamos la magnitud del
vector A, es decir, la hipotenusa del triángulo rectángulo.
29
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Con ayuda de las componentes podemos ubicar en el plano cartesiano un vector de posición
usándolo como coordenadas, es decir, A = (Ax, Ay).
Es necesario tener en cuenta los signos del plano cartesiano, de acuerdo a los cuadrantes en
el plano.
17. Ejercicio
Dado un vector Q, cuya magnitud es 5cm y forma un ángulo de 600
con la horizontal. Hallar Qx
y Qy.
18. Ejercicio
Dadas las coordenadas p (8, - 6) en el plano. Hallar la magnitud del P y su dirección que
representa.
19. Ejercicio
Mediante el método gráfico, encuentre las resultante, dado el siguiente
grafico
20. Ejercicio
Mediante el método gráfico, encuentre el vector y la dirección, dado el siguiente grafico
Todo vector equivale a un punto en el plano
30
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Para dos o más vectores el procedimiento es similar, pero se siguen los pasos para la suma de
los vectores libres.
 Generalización
Sean A y B dos vectores para hallar A + B, usemos el plano cartesiano.
El vector A, posee dos componentes Ax , Ay y si dirección .
El vector B, posee dos componentes Bx , By y si dirección .
En el eje x, sumamos las componentes Ax y Bx cuyo resultado es la resultante Rx, es decir,
Ry = Ax + Bx
Donde Rx es la proyección del vector resultante sobre el eje X.
En el eje y, sumamos las componentes Ay y By cuyo resultado es la resultante Ry, es decir,
Ry = Ay + By
Donde Ry es la proyección del vector resultante sobre el eje Y.
Del método analítico para un vector tenemos:
Para el eje X: Ry = Ax + Bx = ACos + BCos  Ry = ACos + BCos
Para el eje Y: Ry = Ay + By = ASen + BSen  Ry = ASen + BSen
Una vez conocida Rx y Ry podemos calcular la resultante final de la suma de acuerdo a
Pitágoras:
R2
= R2
x + R2
y
La dirección del vector resultante viene dada por:
θ = Tan-1
(RY / RX)
31
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21. Ejercicio
Un avión para viajeros abonados parte de un aeropuerto y toma la siguiente ruta: primero viaja
a la ciudad A, localizada a 175 km en una dirección 300
al norte del este, luego se dirige a la
ciudad B, a 150 km en dirección 200
al oeste del norte y, por último, vuela 190 km al oeste
hacia la ciudad C. Encuentre la posición de la ciudad C respecto a la posición del punto de
partida. 245 km; 240
al oeste del norte.
22. Ejercicio
Un móvil se desplaza por un terreno, siguiendo la siguiente trayectoria: 10Km. en dirección 300
noreste, luego 20Km, en dirección 500
al oeste del norte, 25 Km en dirección suroccidente y
finalmente 10Km hacia el sur. Calcular el desplazamiento total y su dirección.
23. Ejercicio
Un automóvil recorre 20 km rumbo al norte y después 35 km en una dirección 600
al oeste del
norte. Determine la magnitud y dirección del desplazamiento resultante del automóvil.
24. Ejercicio
Una excursionista inicia una excursión caminando primero 25 km hacia el sureste desde su
campamento base. En el segundo día camina 40 km en una dirección 600
al norte del este.
Determine: a) la componente del desplazamiento diario de la excursión, b) las componentes del
desplazamiento resultante, c) la magnitud y la dirección del desplazamiento total.
25. Ejercicio
Un jugador novato de golf en la cancha tiene tres golpes para meter la pelota. Los
desplazamientos sucesivos son 120 m al norte, 150 m al noreste, y 100 m a 35° oeste del sur.
A partir del punto inicial, un golfista experto podría meterla en el agujero en un desplazamiento
único, ¿Cuál es su valor y su dirección?
26. Ejercicio
Un móvil se desplaza por un terreno, siguiendo la siguiente trayectoria: 20Km. en dirección 600
noreste, luego 20Km. en dirección 1200
noroeste, 15 Km en dirección 450
suroccidente.
Calcular el desplazamiento total y su ángulo.
27. Ejercicio
Catalina debe ir al centro comercial a comprar algunos artículos de papelería, para hacer la
tarea de física. Recorre inicialmente 5km en dirección sureste de su casa (-450
); a continuación
recorre 3,5km en dirección 300
respecto al eje positivo X y finalmente en dirección noreste
(450
). ¿Cuál es el desplazamiento total de Catalina?
32
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28. Ejercicio
A car travels 20 km due north and then 35 km in a direction 60° west of north. Find the
magnitude and direction of the car’s resultant displacement.
29. Ejercicio
María va a visitar a una amiga, para lo cual realiza los siguientes desplazamientos: camina 50m
hacia el norte (900
) y luego 30m hacia el noreste (450
). Encontremos el desplazamiento total
de María.
30. Ejercicio
La distancia de un observador a un objeto se representa por un vector A que tiene 76m de
magnitud y forma un ángulo de 2700
con el eje X+
. Encuentra las componentes rectangulares.
31. Ejercicio
Con los vectores A = 5m formando un ángulo de 300
con el eje X+
, B = 7m formando un ángulo
de 360
con el eje Y+
y C = 9m formando un ángulo de 1300
con el eje X+
. Diseña un problema
y resuélvelo.
32. Ejercicio
Calcular la resultante y la dirección de acuerdo al grafico
(ubique el transportador correctamente para medir los
ángulos)
33. Ejercicio
The helicopter view in Fig shows two people pulling
on a stubborn mule. Find (a) the single force that is
equivalent to the two forces shown, and (b) the force
that a third person would have to exert on the mule
to make the resultant force equal to zero. The forces
are measured in units of Newtons (abbreviated N).
Consultas: en que consiste el método de paralelogramo para sumar vectores.
33
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 VECTORES UNITARIOS
 Base canónica
La palabra canónica se refiere que está sometida a un canon, a una regla, a una norma o a un
modelo. Observa el siguiente vector
Las medidas para fijarlo en el plano nos hemos basado en
el valor de las medidas de cada cuadrícula. En el eje x
hemos tomado 6 cuadrículas, en el eje y 5.
Esto significa que al lado de cada cuadrícula le hemos
asignado el valor 1 tal como queda reflejado en la figura
Las vectores i y j tienen por módulo 1, la longitud del lado de la cuadrícula. Las coordenadas
de i y j son respectivamente: i = (1, 0) y las de j = (0, 1) En ambos casos sus módulos valen:
Más adelante nos referiremos a estos vectores unitarios. No importa en la medida del lado de
cada cuadrícula, también en el dibujo siguiente las coordenadas de los vectores i y j: tienen las
mismas coordenadas, el vector i tiene por coordenadas (1,0) y el vector j las coordenadas (0,1).
Fíjate bien que los vectores son perpendiculares.
Las coordenadas de las vectores i y j no pueden ser más sencillas. Esta
es la base, modelo o regla en la que nos fundamentamos para trazar un
vector cualquiera y la llamamos base canónica.
Podemos expresar cualquier vector en el plano cartesiano en función de i
y j, los llamamos vectores unitarios porque sus módulos o norma valen 1.
Las coordenadas cartesianas, es decir, con relación al eje de abscisas o
eje X y con relación al eje de las ordenadas o eje Y las expresamos (x, y). De este modo
fijamos un punto en el eje de coordenadas.
Las coordenadas cartesianas de cualquier vector A teniendo en
cuenta los vectores unitarios podemos escribir: A = xi + yj Sea A un
vector en el plano cartesiano xi y yj sus proyecciones en los ejes
según la figura.
A x y y le podemos dar cualquier valor y de este modo podemos
expresar cualquier vectores.
34
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34. Ejercicio resuelto
El vector A = (4, 3) lo podemos expresar como A = 4i + 3j
El vector B = (– 2, 3) lo podemos expresar como B = – 2i + 3j
El vector C = (– 3, – 5) lo podemos expresar como C = – 3i – 5j
El vector D = (1, – 6) lo podemos expresar como D = i – 6j
El vector E = (4, 0) lo podemos expresar como E = 4i → E = 4i + 0j
El vector F = (0, 3) lo podemos expresar como F = 3j → F = 0i + 3j
35. Ejercicio resuelto
La suma de vectores unitarios se realiza entre términos semejantes. Sea A = 4i + 3j y
C = – 3i – 5j
R = A + C = 4i + 3j – 3i – 5j = (4i – 3i) + (3j – 5j) = i – 2j → R = (1, – 2). Hallar su longitud y
dirección.
36. Ejercicio
Find the sum of two vectors A and B lying in the xy plane and given by A = 2.0i + 2.0j and B =
2.0i – 4.0j. Distances in meters.
37. Ejercicio
Basado en los vectores unitarios exprese cada punto del plano en función de ellos, trace cada
vector, calcular la resultante y su dirección.
A (8, 1); B (4, 4); C (-4, 3); D (1, 0); E (-6, -4); F (-1, -2); G (0, -6); H (2, -5)
38. Ejercicio
Sean los vectores A = (-5, 4); B = (3, 5); C = (– 2, – 3); D = (4, – 1); calcular R y θ.
39. Ejercicio
Para los vectores A = (2, -8); B = (-5, 4); C = (-4, -2) y D = (3, 7). Determine la resultante y la
dirección, expresar la solución y las respuesta en vectores unitarios.
40. Ejercicio
Sean los vectores A = 7i - 6j; B = -3i + 12j; C = 4i - 4j. Determine gráfica y algebraicamente R y
θ para:
a) A + B; A + C b) A – B; A – C c) A+ B + C; A - C – B d) 2A - 3(B - C)

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  • 1. 1 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería COLEGIO DE LA SAGRADA FAMILIA AREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL ESTRUCTURA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA DE FÍSICA AÑO 2015 PLANEACIÓN Y EJECUCIÓN – GRADO 9 MODULO II – MECÁNICA CLÁSICA I PERIODO ACADÉMICO – CINEMÁTICA I: INTRODUCCIÓN A LA FISICA RESPONSABLE LICENCIADO NELSON JESUS CARDALES GALINDO LAS MENTES MÁS BRILLANTES DE NUESTROS TIEMPOS – UN INSTANTE QUE NO SE REPETIRÁ JAMÁS QUINTO CONGRESO DE CIENCIAS EXACTAS. SOLVAY, BRUSELAS 1927 FONDO DE PIE DE IZQUIERDA A DERECHA: Auguste Piccard, Émile Henriot, Paul Ehrenfest, Edouard Herzen, Théophile de Donder, Erwin Schrödinger, Jules-Émile Verschaffelt, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Ralph Howard Fowler, Léon Brillouin. SENTADOS FILA CENTRAL DE IZUIERDA A DERECHA: Peter Debye, Martin Knudsen, William Lawrence Bragg, Hendrik Anthony Kramers, Paul Adrien, Maurice Dirac, Arthur Holly Compton, Louis-Victor de Broglie, Niels Bohr SENTADOS FILA FRONTAL DE IZQUIERDA A DERECHA: Irving Langmuir, Max Planck, Marie Curie, Hendrik Antoon Lorentz, Albert Einstein, Paul Langevin, Charles-Eugène Guye, Charles Thomson Rees Wilson, Owen Willans Richardson. LA FÍSICA: “La que en verdad abrió los ojos del hombre al universo y permitió acceder a la conquistas de sus misterios y a la profundización de otros”.
  • 2. 2 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería ACLARACION: El siguiente documento (dividido en módulos de acuerdo al número de periodos académicos) no es un libro y no pretende serlo, solo es una recopilación de todas las clases que durante años he desarrollado en la asignatura de física y que se encuentran en él. Es claro que se usa como base diferentes libros y otros textos, inclusive de nivel superior que enriquece la temática desarrollada. Dicho documento no tiene ningún valor comercial por lo tanto no se vende a las estudiantes y a ninguna otra persona dentro o por fuera de la institución. Las alumnas los pueden descargar para su uso. Como se dijo al inicio son las clases preparadas de antemano y la metodología de trabajo se acuerda con las estudiantes. Las preguntas tipo Pruebas Saber aplicadas en el presente documento son tomadas de módulos que se han usado en la institución legalmente, pruebas liberadas por el ICFES, pruebas internacionales y páginas web que ofrecen banco de preguntas sin ningún tipo de restricción pero que obviamente se hace mención de ellas en el presente documento como reconocimiento al valioso aporte que realizan. Dichas preguntas son aplicadas como evaluación de la temática. A continuación se muestra una lista de textos, documentos y otros elementos que se usan en él. Debido a la cantidad de enlaces a páginas web, ellas aparecen a lo largo de la temática las cuales permiten profundizar en los temas. TEXTOS DE REFERENCIAS - WEBGRAFIA  FISICA 1 HIPERTEXTO Santillana. EDITORIAL SANTILLANA.  FÍSICA 1. EDITORIAL NORMA. (Versión consultada anterior al 2007)  FISICA SERWAY 7a Y 8a EDICION PARA INGENERIA Mc GRAWHILL.  INSTITUCIÓN EDUCATIVA 10157 - “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE - 2010 PROF. EDWIN RONALD CRUZ RUIZ.  FÍSICA I PROFESOR: RODOLFO BERNAL UNIVERSIDAD DE SONORA  CM2 , CIENCIAS NATURALES: MODULO II, FÍSICA. RENE ALEXANDER CASTILLO.  FÍSICA GENERAL 10a Ed. Frederick J. Bueche Eugene Hecht, Serie Schaum, McGraw- Hill  WWW.EDUCAPLUS.ORG  WWW.XTEC.NET/~OCASELLA/  PAGINAS WEB DE LIBRE USO (SIMULADORES – EVALUACIONES – PROYECTOS). Los enlaces aparecen a lo largo del documento. Serán de gran ayuda y se requiere la Máquina Virtual de Java, si no la tienes instalada hazlo es gratuita.
  • 3. 3 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería COMPETENCIAS EN CIENCIAS NATURALES Las competencias que se evalúan en ciencias naturales se describen a continuación. Cabe anotar que son aplicables a la asignatura de física. IDENTIFICAR: esta competencia enfatiza no en la memorización de los conceptos y las teorías, sino que los comprenda, que encuentre relación entre la física y las demás áreas del saber y que sepa aplicar sus conocimientos en la resolución de problemas. INDAGAR: está orientada a la búsqueda de información que ayude a establecer la validez de una respuesta preliminar. Uno de esos mecanismos es la experimentación, donde se recree un fenómeno natural para deducir de él conclusiones aplicables. EXPLICAR: es fundamental someter las explicaciones propuestas a debate y estar dispuestos a cambiarlas cuando se reconozca que existen razones para ello. La creatividad y la imaginación como también la crítica y la autocrítica ayudan a la elaboración de una explicación coherente y creíble en el estudio de la naturaleza a través de la física. Cada una de las competencias en ciencias naturales en especial física desde los siguientes componentes:  MECÁNICA CLÁSICA: está en relación con la manera como se caracteriza el movimiento de un cuerpo y la argumentación que se hace sobre el cambio en el movimiento del cuerpo. - ¿Respecto a quién o qué se mueve un cuerpo? ¿Por qué cambia su movimiento? ¿El movimiento es una característica intrínseca de los cuerpos? - Carácter direccional de algunas de las magnitudes físicas involucradas en el análisis del movimiento de un cuerpo (posición, velocidad, cantidad de movimiento y fuerza).  TERMODINÁMICA: involucra la manera como se relacionan las variables de estado en el equilibrio termodinámico y cómo se incrementa la energía interna de un sistema. - Relaciones entre energía interna, temperatura, volumen, presión y número de partículas de un sistema. EVENTOS ONDULATORIOS: se relaciona con la forma como se caracteriza un movimiento ondulatorio y lo que sucede cuando una onda interactúa con un cuerpo u otra onda. - Análisis de la “ecuación de onda”. - Interacciones onda-partícula y onda-onda.
  • 4. 4 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería EVENTOS ELECTROMAGNÉTICOS: hace referencia a la manera como se puede cargar eléctricamente un sistema, a la forma como se genera una corriente eléctrica y a las condiciones necesarias para que un cuerpo interactúe con un campo magnético. - Caracterización de la carga eléctrica de un sistema (su naturaleza, su ilustración gráfica, entre otros). - Análisis básico de las características atractivas y repulsivas de fuerzas eléctricas y magnéticas y los procesos mediante los cuales es posible cargar eléctricamente un sistema. - Noción de campo, potencial eléctrico y de las condiciones necesarias para generar una corriente eléctrica (nociones de conductividad y resistividad eléctrica), así como las condiciones necesarias para que un cuerpo interactúe en un campo magnético.
  • 5. 5 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería REGLAMENTO Y MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO DE FÍSICA  Entrar en orden al laboratorio y ubicarse en grupo de ocho (8) en las mesas de la uno (1) a la cuatro (4).  No arrojar basura en el piso ni sobre las mesas, usar la caneca.  No rayar las mesas ni las sillas de brazos. No subirse ni sentarse en las mismas.  No ingerir alimentos ni bebidas durante la permanencia en el laboratorio.  No manipular ninguna conexión eléctrica del laboratorio. El docente se encargará de ello.  No manipular los experimentos de biología depositados en el laboratorio.  Usar los materiales disponibles para los montajes planeados, solo cuando el docente lo disponga.  Cuando se trabaje con fuente de calor y/o corriente eléctrica, espere las indicaciones del docente para ser manipulados. Hágalo con sumo cuidado.  Al momento de retirarse, dejar las sillas sobre las mesas.  En caso de evacuación siga las flechas de la ruta más cercana al laboratorio, manteniendo orden en la salida y en los pasillos hasta el punto de encuentro.  Verificar la medida de presión del extintor asignado al laboratorio.
  • 6. 6 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería INFORME DE LABORATORIO A continuación se hará una descripción sencilla, de las partes de un laboratorio, las cuales se deben seguir de acuerdo al orden establecido. PORTADA: Nombre del colegio: Título del laboratorio: Grado y curso: Nombre de las integrantes del grupo de trabajo: Asignatura: Nombre del profesor: Fecha de entrega: DESARROLLO: Nombre de la práctica: aparece en la guía Objetivo (s) de la práctica: aparecen en la guía Materiales: los usados en la realización de la práctica, aparecen en la guía Teoría relacionada: una breve descripción o resumen de la teoría vista sobre el tema. Procedimiento: se hace una corta explicación de cómo se hizo la práctica, en primera persona. Recolección de datos: se debe anotar todos los datos obtenidos durante la práctica, en sus respectivas tablas de valores, si las hay. Tablas y gráficas: representación en el plano cartesiano de los datos obtenidos. Análisis de resultados: se responden las preguntas a partir de la teoría conocida y los resultados que arroje el análisis de gráficas. Conclusiones: se hace alusión si se llegó a la demostración práctica de la teoría vista en clases. Bibliografía – Webgrafía: se anotan los libros usados como textos guías y de consultas además de los enlaces de páginas relacionadas con la temática.
  • 7. 7 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería MECANÍSMOS DE EVALUACIÓN Para lograr una profundización en la teoría y los conceptos en la asignatura de física, esta se evaluara de la siguiente forma y dentro de los tiempos estipulados. 1. Se desarrollará durante el curso cuestionarios tipos PRUEBAS SABER y otras pruebas internacionales cuyo material es de libre acceso y referente a la temática, dichas actividades serán evaluadas. 2. La sección de CONSULTAS que aparecen a lo largo del documento es de obligatorio cumplimiento, ya que serán evaluadas. 3. Al inicio de cada clase se harán preguntas teóricas que buscaran verificar si hay continuidad y profundización en los temas estudiados en las clases anteriores, las cuales serán valoradas. 4. Para trabajar los talleres se formaran grupos de 3 alumnas para su solución los cuales deberán ser sustentados en clases para su discusión y corrección. Se aclara que todos los grupos deben resolver los puntos de los talleres. Se aceptara si alguna alumna desea hacerlo individual. 5. La preparación y ejecución de los laboratorios se llevara a cabo por grupo conformados por 4 alumnas. Los cuales desarrollaran dentro de la clase, para deducir y analizar las temáticas estudiadas en el momento por lo tanto deben analizarse y socializarse los resultados en la misma clase y posteriores. Se realizaran prácticas con materiales traídos por las alumnas donde se evaluara la creatividad y el grado de profundización que aporte el experimento. 6. Los talleres y trabajos deben ser presentados dentro de la fecha estipulada. Serán revisados y calificados y devueltos para socializarlos. 7. Se motivará a todas las alumnas que presenten en clases ejercicios, problemas y consultas hechas en textos y en internet los cuales aporten a la de profundización de los temas vistos en las mismas. 8. Los grupos de laboratorio que presenten experimentos a la comunidad serán evaluados y podrán ser eximidos de evaluaciones posteriores. Periódicamente los grupos de laboratorio deberá presentar actividades experimentales a los demás cursos, en las horas concernientes al área de las ciencias naturales. 9. En colaboración con el área de informática (internet) se harán exámenes virtuales usando los simuladores o en la biblioteca previo permiso para el uso del internet. 10. Todos exámenes serán de selección múltiple con la salvedad de que en algunos casos los procedimientos deben acompañar las respuestas marcadas. La participación activa en clases, aportando significativamente será de alta valoración, ya que indica el nivel de asimilación de la temática.
  • 8. 8 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería LISTADO DE ECUACIONES GRADO 9 – ECUACIONES DE CINEMÁTICA A continuación se enlistan las ecuaciones que se usaran durante el curso  COMPONENTES RECTANGULARES DE UN VECTOR AX = ACosθ AY = ASenθ  VECTOR RESULTANTE ║A║ = √ (A2 x + A2 y)  ANGULO VECTOR RESULTANTE Tanθ = AY / AX  ECUACIÓN DE LA PENDIENTE DE UNA LÍNEA RECTA. m = (x2 + x1) / (y2 + y1)  MU x = vt x = x0 + vt  MUA v = v0 ± at x = v0t ± at2 /2 v2 = v2 0 ± 2ax x = (v + vo) t / 2  CAIDA LIBRE Y LANZAMIENTO VERTICAL v = v0 ± gt y = v0t ± gt2 /2 v2 = v2 0 ± 2gy g = 9,8m/s2  MOVIMIENTO SEMIPARABOLICO x = v0t y = - gt2 /2 vy = -gt y = - x2 g/2v2 o  MOVIMIENTO PARABOLICO vx = v0 Cosθ tv = 2ts ts =v0senθ/g vy = v0 Senθ x = v0tcosθ Ymax = v2 0 sen2 θ/2g Xmax = v2 0 sen (2θ)/g y = v0tSenθ ± gt2 /2
  • 9. 9 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  MOVIMIENTO CIRCULAR - El desplazamiento angular (θ) θ = θ2 – θ1 (en radianes) - Velocidad angular (w) w = θ / t - La velocidad lineal (v) v = wr  MCU - El desplazamiento angular (θ) θ = wt - Periodo (T) T = t / n - Frecuencia (f) f = n / t Tf = 1 T = 1 / f f = 1 / T - La velocidad angular (w) w = 2π /T w = 2πf - Aceleración centrípeta (aC) ac = v2 /R  MOVIMIENTO CIRCULAR ACELERADO O VARIADO (MCV) - Aceleración lineal o tangencial aT = r - Velocidad angular (w) w = w0 + t - Desplazamiento angular (θ) θ = w0t – t2 / 2 - La aceleración del sistema a2 = a2 T + a2 C  TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR w1R = w2r  LA LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL F = G Mm / R2 G = 6,67x10-11 Nm2 / kg2
  • 10. 10 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería FACTORES DE CONVERSIÓN LONGITUD 1 pulg. = 2.54 cm (exactas) 1 m = 39.37 pulg. = 3.281 pie 1 pie = 0.304 8 m = 34.08 cm 12 pulg. = 1 pie 3 pies = 1 yarda 1 yarda = 0.914 4 m = 91.44 cm 1 km = 0.621 mi 1 km = 1000 m 1 mi = 1.609 km = 1609 m 1 mi = 5280 pie 1 µm = 10-6 m = 103 nm 1 año–luz = 9.461 x 1015 m ÁREA 1 m2 = 104 cm2 = 10.76 pie2 1 pie2 = 0.0929 m2 = 144pulg.2 1 pulg.2 = 6.452 cm2 VOLUMEN 1 m3 = 106 cm3 = 6.102x104 pulg.3 1 pie 3 = 1 728 pulg.3 = 2.83x10-2 m3 1 L = 1 000 cm3 = 1.0576 qt = 0.0353 pie3 1 pie3 = 7.481 gal = 28.32 L = 2.832x10-2 m3 1 gal = 3.786 L = 231 pulg.3 MASA 1 000 kg = 1 t (tonelada métrica) 1 slug = 14.59 kg 1 u =1.66 x10-27 kg = 931.5 MeV/c2 FUERZA 1 N = 0.2248 lb 1 lb = 4.448 N 1 kgf = 9.8 N 1 N = 100000 dinas VELOCIDAD 1 mi/h = 1.47 pie /s = 0.447 m/s = 1.61 km/h 1 m/s = 100 cm/s = 3.281 pie /s 1 mi/min = 60 mi/h = 88 pie /s ACELERACIÓN 1 m/s2 = 3.28 pie /s2 = 100 cm/s2 1 pie /s2 = 0.304 8 m/s2 = 30.48 cm/s2 PRESIÓN 1 bar = 105 N/m2 = 14.50 lb/pulg.2 1 atm = 760 mm Hg = 76.0 cm Hg 1 atm = 14.7 lb/ pulg.2 = 1.013x 105 N/m2 1 Pa = 1 N/m2 = 1.45x10-4 lb/ pulg.2 TIEMPO 1 año = 365 días = 3.16x107 s 1 día = 24 h = 1.44x103 min = 8.64x104 s ENERGÍA 1 J = 0.738 pie.lb 1 cal = 4.186 J 1 Btu = 252 cal =1.054x103 J 1 eV = 1.6 x 10-19 J 1 kWh = 3.60 x106 J POTENCIA 1 hp = 550 pie.lb/s = 0.746 kW 1 W = 1 J/s = 0.738 pie.lb/s 1 Btu/h = 0.293 W APROXIMACIONES 1 m ≈ 1 yd 1 kg ≈ 2 lb 1 N ≈ 1/4lb 1 L ≈ 1/4gal 1 km ≈ 1/2mi 60 mi/h ≈ 100 pie /s 1 m/s ≈ 2 mi/h
  • 11. 11 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería SOLUCIÓN DE ECUACIONES Para plantear una solución se debe anotar primero los datos conocidos y luego los no conocidos de la siguiente forma DATOS CONOCIDOS DATOS DESCONOCIDOS DC DD OBSERVACIONES:  Siempre se trabajara en el Sistema Internacional de unidades. Sólo excepcionalmente nos saltaremos esta norma.  Los cambios de unidades se realizaran siempre por factores de conversión. Cualquier resultado (aunque sea intermedio) o medida debe ir siempre acompañado de su unidad.  Nunca es válido decir "no lo sé hacer...", siempre podemos (como mínimo) llegar a la resolución. Se debe leer cuidadosamente el problema planteado y sacar los datos que son dados, incluyendo aquellos que son constantes y por lo tanto no son mencionados pero se usa para la solución del problema. Se debe leer cuidadosamente el problema planteado y sacar los datos que no son dados, es decir la (s) incógnita (s) para la solución del problema.
  • 12. 12 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN A LA FISICA ESTÁNDAR: establezco relaciones entre magnitudes y unidades de medida apropiadas en la solución de problemas. COMPETENCIAS BÁSICAS:  Reconoce y utiliza las magnitudes físicas fundamentales (derivadas) y vectoriales en la solución de problemas cotidianos, contextualizadas en diferentes situaciones.  Describe correctamente situaciones experimentales y del entorno los procesos de medición, elaboración de gráficas y relación entre magnitudes físicas fundamentales y derivadas. CGL: GESTIÓN DE LA TECNOLOGÍA Y LAS HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS  Registro datos utilizando tablas, gráficos y diagramas y los utilizo en proyectos tecnológicos. RESPONSABILIDAD AMBIENTAL  Conservo en buen estado los recursos a los que tengo acceso. CC: CONVIVENCIA Y PAZ  Construyo, celebro, mantengo y reparo acuerdos entre grupos.
  • 13. 13 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA Estudia Requiere deMedidas Por ejemplo Se utilizan Que se relacionan Sistemas Magnitudes físicas Átomos Universo Directamente proporcionales Inversamente proporcionales Sistemas de medidas Sistemas de Internacional Británico de unidades Se producen Errores experimentales Sistemáticos Aleatorios Pueden ser Magnitudes escalares Magnitudes vectoriales Se representan mediante Vectores Poseen NormaDirección Sentido
  • 14. 14 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  INTRODUCCIÓN A LA FISICA: ¿Qué estudia la física? Del porque y el cómo suceden los fenómenos naturales y las leyes básicas que rigen el comportamiento y las interacciones de la materia la energía en cualquiera de sus formas. Las cuales ocurren en un: sistema físico.  Sistema físico: la realidad en que vivimos es muy compleja para comprenderla mejor realizamos la construcción de un sistema físico, donde resulte más fácil hacer una buena interpretación de la realidad. Un sistema físico por ejemplo puede ser el sistema Tierra – Luna, o la silla con usted. En esta interpretación solo usamos las propiedades más relevantes de los objetos que están involucradas con el fenómeno físico a estudiar, y el cual nos permite comprender nuestra realidad Durante este proceso usamos nuestros sentidos, instrumentos de medición y de observación y los reunimos en un solo concepto: las magnitudes físicas.  Las magnitudes físicas: son las propiedades que caracterizan a los cuerpos o a los fenómenos naturales y que son susceptibles de ser medidas. Por ejemplo: la longitud, la masa, la velocidad, el tiempo, la temperatura, entre otras. Pero el olor, el sabor, la belleza no son magnitudes físicas ya que no pueden ser medidas. Uno de los objetivos de la física es la descripción de los fenómenos naturales mediante magnitudes. Por ejemplo, si medimos la longitud de un objeto, calculamos la masa de un cuerpo, solo con el valor numérico y la unidad correspondiente, queda bien definidas. A estas magnitudes se le llama: magnitudes escalares.  Magnitudes escalares: también llamadas cantidades escalares, son magnitudes que quedan totalmente descritas con un número y una unidad. Ejemplo: 5m (longitud), 15kg (masa), 4gr/cm3 (densidad), 12m2 (área). La Física como ciencia experimental que es, requiere de la medición para describir las propiedades o los fenómenos que se van a estudiar. Cuando se mide un objeto o un fenómeno se hace una comparación entre una magnitud con otra de su misma especie llamada patrón. Este patrón es denominado unidad. Existen magnitudes físicas que son independientes de las demás y reciben el nombre de magnitudes físicas fundamentales.  Magnitudes físicas fundamentales: son magnitudes físicas básicas y en ellas se expresan las magnitudes intrínsecas de la materia. Ellas son longitud, masa, tiempo y temperatura.  Magnitudes físicas derivadas: son magnitudes que se escriben en función de las fundamentales, como por ejemplo: área, volumen, velocidad, aceleración, fuerza, presión, gravedad, etc.
  • 15. 15 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería Para unificar los sistemas de medidas a nivel internacional se tienen los siguientes sistemas que pueden relacionarse entre sí.  Sistema internacional de unidades: debido a las diferentes medidas existentes en 1960 se adoptó el sistema internacional de medida o SI el cual unificó todas las conocidas y estableció un sistema de conversión entre ellas. Consulta: la definición de longitud, masa y tiempo.  Tabla de unidades básicas TABLA 1.1 MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO Longitud metro m Masa kilogramo Kg Tiempo Segundo s Temperatura Kelvin K Cantidad de masa mol Mol  Tabla de múltiplos y submúltiplos del metro. TABLA 1.2 MÚLTIPLOS SUBMÚLTIPLOS Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo Factor Exa E 1018 Deci d 10-1 Peta P 1015 Centi c 10-2 Tera T 1012 Mili Mm 10-3 Giga G 109 Micro  10-6 Mega M 106 Nano n 10-9 Kilo k 103 Pico  10-12 Hecto h 102 Femto f 10-15 Deca D 101 Atto a 10-18 Aunque algunos países usan otros sistemas como por ejemplo.  Sistema centímetros, gramos y segundos ó sistema CGS: Tabla CGS TABLA 1.3 MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO Longitud centímetro cm Masa gramo gr Tiempo Segundo s
  • 16. 16 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  Sistema británico de medidas: usado en Reino Unido y en países anglosajones. TABLA 1.4  Conversión de unidades: todas las magnitudes físicas deben tener un número y una unidad que lo identifiquen, esto permite realizar la conversión a veces mentalmente. Al término usado para realizar la conversión se le llama factor de conversión, para aplicarlo se realiza el procedimiento de la regla de 3 simple o teniendo en cuenta si la conversión se hace de una unidad mayor a una menor o viceversa. 1. Ejercicio a) Un slug equivale a 14,59kg. ¿30kg cuantos slug equivale? b) En el comercio se consiguen reglas graduadas en cm y pulgadas. Determinar la medida en pulgadas de una regla de 45cm. c) ¿Cuántos segundos hay en un año? De acuerdo a esto ¿Cuántos segundos tienes de vida?  Cifras significativas: son las cifras de un valor obtenido en una medición, de las cuales las primeras son ciertas y la ultimas dudosas. Por ejemplo: sabemos que π = 3,1416, la parte entera 3 y las decimales 1 y 4 son ciertas y las cifras 1 y 6 dudosas. Por lo tanto se trabaja con la cifra 3,14.  Notación científica: es común que al momento de realizar cálculos matemáticos aparecen magnitudes físicas las cuales toman cifras significativas con valores muy grandes o muy pequeñas. Para usar la notación científica se usan la potencias de 10 como base. Por ejemplo: la masa de la tierra se ha calculado en 60000000000000000000000Kg, se puede escribir como 6x1024 Kg. Para expresiones menores que cero se realiza el mismo procedimiento solo que al exponente se le antepone el signo menos. Por ejemplo: 0,00000000005cm, se puede escribir como 5x10-12 cm. 2. Ejercicio El planeta tierra se encuentra ubicado en la galaxia llamada la Vía Láctea. El sol se encuentra a 30000 años luz del centro de nuestra galaxia. Determinar dicha distancia en metros. MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO Longitud Pie p Masa Slug Slug Tiempo segundo S
  • 17. 17 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  Manejo de errores: al realizar una medición es imposible cierto grado de incertidumbre (grado de imprecisión como consecuencia de la calibración del instrumento de medida) pues es probable que en el procedimiento se generen errores experimentales, ya sean humanos, por variaciones del medio o por una calibración incorrecta de los instrumentos utilizados. Se presentan dos tipos de errores.  Los errores sistemáticos: se producen por limitaciones del equipo utilizado o por deficiencias en el diseño experimental.  Los errores aleatorios: se originan por causas que no se pueden controlar en cada medida. Cuando se hace una medición se debe establecer el error cometido teniendo en cuenta el valor obtenido y el valor de referencia original. Este tipo de cálculos permite establecer dos tipos de errores.  Error absoluto: se calcula realizando la diferencia entre el valor obtenido en una medición y el valor que se toma como referencia. Las barras indican valor absoluto  Error relativo: se calcula realizando el cociente entre el error absoluto y el valor que se toma como referencia de la medida. Una medida precisa de un objeto se logra con varias mediciones de él. De acuerdo a la estadística ésta nos permite establecer el valor promedio en la medición al calcular la media aritmética. Por ejemplo si una medida se realiza 6 veces, se obtienen 6 valores los cuales la media se puede calcular así: Es importante saber que tanto se alejan los valores de la media y es este valor el más acertado de las mediciones. Se le llama desviación media (DM) y se le calcula de la siguiente forma: El resultado de la medición se expresa como x  DM. Se acostumbra a representar el error relativo como: Er = DM / X, es usual representarlo en porcentaje. Enlace de apoyo - http://neuro.qi.fcen.uba.ar/ricuti/intro_NMS.html
  • 18. 18 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería COLEGIO DE LA SAGRADA FAMILIA GRADO 90 CURSOS: A, B ASIGNATURA FÍSICA PROFESOR: NELSON JESUS CARDALES GALINDO NOMBRE DEL LABORATORIO: cálculo el error relativo OBJETIVO(S): calcular el error relativo en prácticas de laboratorio. MATERIALES:  Regla. PROCEDIMIENTO Y REGISTRO 1. Una estudiante toma la regla desde 0cm frente a sus compañeras. La deja caer y otra la sujeta antes de llegar al suelo y toma la medida donde fue sujetada. La experiencia se repite 10 veces 2. Se les pide registrar los datos en una tabla de valores. 3. Calcular el error relativo. PREGUNTAS Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS 1. De acuerdo a los datos y al cálculo ¿Cómo se podrían mejorar los resultados? BIBLIOGRAFIA: Asesorías del profesor de la asignatura. Física 1 Hipertexto Santillana. Editorial Santillana. Serway, Raymond. Física para Ingeniería Tomo I FECHA DE REALIZACION: incorporado en las clases.
  • 19. 19 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería 3. Ejercicio El diámetro de un disco se mide cinco veces con una regla graduada en mm, y se obtiene, los siguientes resultados: 12,2mm; 12,3mm; 12,4mm; 12,5mm; 12,6mm. a) Determinar el valor promedio de los datos. b) Determinar la desviación media. c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo. 4. Ejercicio Hemos realizado diez veces la pesada de un cuerpo obteniendo los siguientes resultados expresados en gramos: 12,372; 12,373; 12,372; 12,371; 12,370; 12,374; 12,372; 12,372; 12,371; 12,373 a) Determinar el valor promedio de los datos. b) Determinar la desviación media. c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo. 5. Ejercicio En un experimento sobre tiempo en segundos de un recorrido efectuadas por diferentes alumnos se obtuvieron los siguientes datos; 3,01s; 3,11 s; 3,20 s; 3,15 s; 3,25s; 3,23 s; 3,12 s; 3,05 s; 3,16s; 3,13 s; 3,10 s; 3,01s; 3,18s; 3,22 s; 3,08 s a) Determinar el valor promedio de los datos. b) Determinar la desviación media. c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo. 6. Ejercicio En una encuesta sobre preferencias políticas, las edades de los encuestados fueron las siguientes: 23; 30; 32; 35; 25; 23; 27; 33; 26; 33; 20; 31; 28; 22; 38; 19; 27; 34; 40; 21. a) Determinar el valor promedio de los datos. b) Determinar la desviación media. c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo.
  • 20. 20 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  FUNCIONES Y GRAFICAS  Sistemas coordenados: cuando se hacen mediciones, es necesario representar mediante graficas los datos obtenidos. Es posible hacerlo de tres formas.  En una dimensión: se representan los valores sobre la recta numérica. Por ejemplo un objeto que se mueve en línea recta.  En dos dimensiones: se utiliza el plano cartesiano, los datos se ubican en parejas ordenadas, así (x, y) donde x es el eje horizontal, y el eje vertical. Por ejemplo en la figura 1 los puntos (1,4) y (5,0) aparecen en el plano. 7. Ejercicio Ubica (3,-5) en el plano  En tres dimensiones: se representan puntos en el espacio, lo cual se realiza por medio de un sistema de tres ejes coordenados, perpendiculares entre sí, llamados ele x, eje y, y eje z. Se ubican en ternas (x, y, z). Por ejemplo (4, 3,5). 8. Ejercicio Representar gráficamente en el espacio el punto A (4, -3, 5) Enlace de apoyo. - http://www.educaplus.org/movi/2_1pospunto.html
  • 21. 21 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  Las variables en un experimento: una vez se definen los factores o variables que intervienen en la ocurrencia del fenómeno, se escogen unos factores que se mantienen constantes y otros que varían a conveniencia del que hace la práctica experimental. Reciben el nombre de variables independientes y de variables dependientes. Por ejemplo, cuando se sostiene una masa con un resorte ésta es la variable independiente y la longitud la cual el resorte se alarga por acción de la masa es la variable dependiente. Las variables se relacionan entre sí mediante las funciones, es decir operaciones matemáticas que pueden ser graficadas y aportan información previo análisis del comportamiento de un sistema físico. Para llevar a cabo una gráfica se debe analizar la relación existente entre las variables.  Magnitudes directamente proporcionales: cuando una de las magnitudes aumenta y la otra lo hace en la misma proporción o cuando ambas disminuyen. Al momento de realizar la razón o división entre sus términos el resultado es una constante, llamada constante de proporcionalidad. Matemáticamente se expresa y/x = k Para x, y variables Si y es la variable dependiente se calcula sus valores así: y = kx, donde x es la variable independiente. Al graficar en el plano cartesiano dos magnitudes directamente proporcionales se obtiene una línea recta. La constante de proporcionalidad se calcula usando el concepto de pendiente de una recta m = (y2 – y1) / (x2 – x1). La letra m representa el grado de inclinación de la recta en el plano cartesiano. 9. Ejercicio Un tren avanza 40km hacia el norte cada vez que transcurre una hora. Elaborar una tabla de valores para las distancias recorridas en los tiempos 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 horas. a) Determinar la razón entre cada distancia y su respectivo tiempo. b) ¿Qué tipo de relación hay entre las variables? Representar gráficamente el evento.  Magnitudes inversamente proporcionales: cuando una de las magnitudes aumenta y la otra disminuye o viceversa. Al momento de realizar el producto entre sus términos el resultado es una constante, llamada constante de proporcionalidad. Matemáticamente se expresa xy = k Para x, y variables Si y es la variable dependiente se calcula sus valores así: y = k / x, donde x es la variable independiente. Al graficar en el plano cartesiano dos magnitudes inversamente proporcionales se obtiene una curva.
  • 22. 22 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería 10. Ejercicio Se desea cortar placas rectangulares cuya área sea igual a 36cm2 . a) Elaborar la tabla que muestra los valores para le largo y ancho de las placas. Determinar la relación entre el largo l y el ancho a, de los rectángulos. b) Determinar la expresión matemática que relaciona las dos variables. Realizar el grafico del evento. 11. Ejercicio En un experimento de Presión – Volumen en un gas se obtuvieron los siguientes resultados P (Pa) 1 2 3 5 5 10 15 30 V (m3 ) 30 15 10 6 5 3 2 1 Determina: el tipo de proporcionalidad involucrada, la razón entre las variables y representar gráficamente el evento. 12. Ejercicio Una empresa empaca cierta cantidad de dulces en bolsas de cierto peso como muestra la tabla Cantidad (c) 1 2 3 4 5 6 7 Peso (gr) 25 50 75 100 125 150 175 Determina: el tipo de proporcionalidad involucrada, la razón entre las variables y representar gráficamente el evento. 13. Ejercicio El tiempo que se tarda en ir de una ciudad a otra y su velocidad están registradas así: v (km/h) 60 40 20 10 5 t (h) 1 1,5 3 6 12 Determina: el tipo de proporcionalidad involucrada, la razón entre las variables y representar gráficamente el evento. Enlace de apoyo. - http://www.educaplus.org/movi/1_2escavect.html
  • 23. 23 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  MAGNITUDES VECTORIALES Hay magnitudes que necesitan algo más para quedar bien definidas. Por ejemplo: si se quiere ir de un punto A hasta un punto B, que sabemos se encuentra a una distancia de 100m ¿Podríamos llegar solo conociendo la distancia que los separa? Se necesita una dirección y un sentido. A estas magnitudes se le llama: magnitudes vectoriales.  Magnitudes vectoriales: son magnitudes que quedan totalmente descritas con un número, una unidad y una dirección. Ejemplo la velocidad, la aceleración, desplazamiento, fuerza, tensión. Para describir por ejemplo el movimiento de un objeto, debemos partir desde su posición y establecer hacia donde se dirige o se movió, dar un dirección. Estas magnitudes se expresan por medio de vectores.  VECTOR: es una cantidad física que para ser definida debe tenerse en cuenta tanto su magnitud y una dirección. Podemos definirlo también como un segmento de recta dirigido. Se denota con una letra mayúscula o minúscula en negrita, por ejemplo A, b. Se usa el símbolo A, con cualquier letra. La flecha en la parte superior significa vector.  Símbolo:  CARACTERÍSTICAS DE UN VECTOR  Modulo, norma o magnitud: se refiere a la longitud del segmento y mide la distancia entre dos puntos por lo tanto siempre es un número positivo. Dichos puntos se le llaman cola y cabeza de un vector, también se les llama origen y punto final respectivamente. La norma de un vector se representa ║ ║dentro del símbolo se escribe la letra que representa el vector ║A║. Por ejemplo para decir que un vector mide 25m, se escribe ║A║= 25m. o la letra sin resaltar A = 25m. También se puede escribir el dato sobre el vector de la siguiente manera:  Dirección de un vector: está determinada por la dirección de la recta que lo representa y un sistema de referencia o de coordenadas. La dirección se establece entre el ángulo que forma el eje X+ y el vector que se traza. A este ángulo se le llama ángulo en posición normal. Gráficamente se representan así:  Sentido de un vector: está determinado por la orientación de la flecha situada en el punto final del segmento. En el caso de la velocidad el sentido siempre coincide con el sentido del movimiento.
  • 24. 24 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  TIPOS DE VECTORES Para representar los vectores hay dos formas:  Vectores libres Para ser representado no necesita un punto de referencia. Solo se sigue el orden en que se dan y el ángulo que forma con una línea horizontal punteada que se traza en la cola, la cual viene siendo las veces de eje X+ . De la siguiente manera:  Vectores en posición Para ser representado se necesita un punto de referencia, el cual es el origen del, plano cartesiano. Se ubica el vector con la cola en el origen y formado un ángulo con el eje X+ . De la siguiente manera: Definamos en el plano un sistema de coordenadas, es decir, un punto origen, y dos ejes perpendiculares. A todo punto P haremos corresponder un par de números que son sus coordenadas (x, y); se escribe P(x, y).  Igualdad de vectores El proceso de medida de una magnitud exige poder compararla con otra de la misma especie, la cual requiere entre las magnitudes. Dos vectores A y B son iguales si el trasladar paralelamente uno de ellos, se le puede hacer coincidir con el otro, es decir, la magnitud y dirección son las mismas.  Vectores opuestos Dos vectores A y B son opuestos si la magnitud son las mismas y dirección son opuestas. Se escribe A = - B. Se dice entonces que A es equivalente a –B.
  • 25. 25 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  OPERACIONES CON VECTORES Para sumar vectores se debe conocer su tipo, es decir, libres o de posición. Los métodos son: grafico, analítico y del paralelogramo.  Método grafico Se usa para vectores libres. El procedimiento es el siguiente: sean A = 7cm, B = 3cm, C = 5cm, cuyas direcciones se deducen del gráfico.  Solución Para sumarlos se toma cada vector con su respectiva magnitud y su dirección y sentido y se traslada de la siguiente forma: Paso 2. Medimos la dirección y la magnitud del segundo vector B, sin hacerle ninguna modificación. Se ubica su cola en la cabeza del primer vector, de acuerdo a su dirección, dejando marcada su cabeza con la línea punteada como aparece en la figura 2. Paso 3. Medimos la dirección y la magnitud del tercer vector C, sin hacerle ninguna modificación. Se ubica su cola en la cabeza del segundo vector, de acuerdo a su dirección. Paso 1. Tomamos el primer vector A y se mide la dirección es decir el ángulo y su magnitud, lo trasladamos a un espacio mayor o en la misma hoja. Sin hacerle ninguna modificación dejando marcada su cola y cabeza con las líneas punteadas como aparece en la figura 1 Conclusión: el vector resultante o suma, se mide desde la cola del primer vector, a la cabeza del último vector. Su dirección final se toma con la primera línea punteada.
  • 26. 26 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería 14. Ejercicio Se tienen los siguientes vectores libres a = 2m, b = 1m, c = 3m y d = 3m. Hallar la norma de la resultante y su dirección. 15. Ejercicio Se tienen los siguientes vectores libres A = 5cm, B = 3cm y C = 4cm. A = 5cm B= 3cm C= 4cm Hallar la norma de la resultante y su dirección. 16. Ejercicio Se tienen los siguientes vectores libres A = 6cm, B = 3cm, C = 4cm y D = 8cm. A = 6cm B= 3cm C= 4cm D= 8cm Hallar la norma de la resultante y su dirección.
  • 27. 27 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  RELACIÓN ENTRE LOS ÁNGULOS Y LOS LADOS DE UN TRIÁNGULO RECTANGULAR En todo triangulo rectangular existe una relación entre los ángulos agudos y los lados opuestos a ellos. Sea ∆ABC in triangulo rectangular en A. La relación entre los ángulos y los lados de un triángulo rectangular se le llama razones trigonométricas. Son seis, aunque solo trabajaremos con tres. De acuerdo al ángulo β.  Seno: es la razón entre el cateto opuesto y la hipotenusa. Senβ = b/a  Coseno: es la razón entre el cateto adyacente y la hipotenusa. Cosβ = c/a  Tangente: es la razón entre el cateto opuesto y el cateto adyacente. Tanβ = b/c  Cotangente: es la razón entre el cateto adyacente y el cateto opuesto. Cotβ = c/b  Secante: es la razón entre la hipotenusa y el cateto adyacente. Secβ = a/c  Cosecante: es la razón entre la hipotenusa y el cateto opuesto. Cscβ = a/b Nota: La suma de las medidas de los ángulos agudos es igual a la medida ángulo recto β +  = 90° a b c C A B  β En el triángulo el lado a se le llama hipotenusa, es el lado más largo del triangulo Con relación el ángulo β: Lado b llamado cateto opuesto Lado c llamado cateto adyacente Con relación el ángulo : Lado b llamado cateto adyacente Lado c llamado cateto opuesto La relación entre los lados del triángulo se le conoce como teorema de Pitágoras y se expresa: a2 = b2 + c2
  • 28. 28 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  Método analítico Se aplica para vectores en posición. Sean A y B dos vectores, para sumarlos usamos el concepto de componentes rectangulares  Componentes rectangulares: son las proyecciones (sombras) del vector sobre los ejes coordenados X y Y. Analizaremos los casos para uno y dos luego se generalizara para n vector.  Componentes rectangulares para un vector A. Por teorema de Pitágoras: A2 = A2 x + A2 y  A = A2 x + A2 y  ║A║=  A2 x + A2 y Cada componente se puede expresar mediante una razón trigonométrica PARA AX: Cosθ = AX / A  AX = ACosθ PARA AY: Senθ = AY / A  AY = ASenθ Podemos calcular la dirección de vector conociendo sus proyecciones, dividiendo AY sobre AX. AY / AX = ASenθ / ACosθ, la expresión Senθ / Cosθ es equivalente a Tanθ, la A se eliminan en ambos términos. Tanθ = AY / AX  θ = Tan-1 (AY / AX) Esta ecuación permite hallar la dirección de cualquier vector en posición, conociendo las componentes rectangulares del vector. El vector A posee dos componentes: Ax sobre el eje X y Ay sobre el eje Y Su dirección es el ángulo θ. Se forma un triángulo rectángulo cuyos catetos son Ax y Ay y A su hipotenusa. Usando el teorema de Pitágoras calculamos la magnitud del vector A, es decir, la hipotenusa del triángulo rectángulo.
  • 29. 29 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería Con ayuda de las componentes podemos ubicar en el plano cartesiano un vector de posición usándolo como coordenadas, es decir, A = (Ax, Ay). Es necesario tener en cuenta los signos del plano cartesiano, de acuerdo a los cuadrantes en el plano. 17. Ejercicio Dado un vector Q, cuya magnitud es 5cm y forma un ángulo de 600 con la horizontal. Hallar Qx y Qy. 18. Ejercicio Dadas las coordenadas p (8, - 6) en el plano. Hallar la magnitud del P y su dirección que representa. 19. Ejercicio Mediante el método gráfico, encuentre las resultante, dado el siguiente grafico 20. Ejercicio Mediante el método gráfico, encuentre el vector y la dirección, dado el siguiente grafico Todo vector equivale a un punto en el plano
  • 30. 30 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería Para dos o más vectores el procedimiento es similar, pero se siguen los pasos para la suma de los vectores libres.  Generalización Sean A y B dos vectores para hallar A + B, usemos el plano cartesiano. El vector A, posee dos componentes Ax , Ay y si dirección . El vector B, posee dos componentes Bx , By y si dirección . En el eje x, sumamos las componentes Ax y Bx cuyo resultado es la resultante Rx, es decir, Ry = Ax + Bx Donde Rx es la proyección del vector resultante sobre el eje X. En el eje y, sumamos las componentes Ay y By cuyo resultado es la resultante Ry, es decir, Ry = Ay + By Donde Ry es la proyección del vector resultante sobre el eje Y. Del método analítico para un vector tenemos: Para el eje X: Ry = Ax + Bx = ACos + BCos  Ry = ACos + BCos Para el eje Y: Ry = Ay + By = ASen + BSen  Ry = ASen + BSen Una vez conocida Rx y Ry podemos calcular la resultante final de la suma de acuerdo a Pitágoras: R2 = R2 x + R2 y La dirección del vector resultante viene dada por: θ = Tan-1 (RY / RX)
  • 31. 31 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería 21. Ejercicio Un avión para viajeros abonados parte de un aeropuerto y toma la siguiente ruta: primero viaja a la ciudad A, localizada a 175 km en una dirección 300 al norte del este, luego se dirige a la ciudad B, a 150 km en dirección 200 al oeste del norte y, por último, vuela 190 km al oeste hacia la ciudad C. Encuentre la posición de la ciudad C respecto a la posición del punto de partida. 245 km; 240 al oeste del norte. 22. Ejercicio Un móvil se desplaza por un terreno, siguiendo la siguiente trayectoria: 10Km. en dirección 300 noreste, luego 20Km, en dirección 500 al oeste del norte, 25 Km en dirección suroccidente y finalmente 10Km hacia el sur. Calcular el desplazamiento total y su dirección. 23. Ejercicio Un automóvil recorre 20 km rumbo al norte y después 35 km en una dirección 600 al oeste del norte. Determine la magnitud y dirección del desplazamiento resultante del automóvil. 24. Ejercicio Una excursionista inicia una excursión caminando primero 25 km hacia el sureste desde su campamento base. En el segundo día camina 40 km en una dirección 600 al norte del este. Determine: a) la componente del desplazamiento diario de la excursión, b) las componentes del desplazamiento resultante, c) la magnitud y la dirección del desplazamiento total. 25. Ejercicio Un jugador novato de golf en la cancha tiene tres golpes para meter la pelota. Los desplazamientos sucesivos son 120 m al norte, 150 m al noreste, y 100 m a 35° oeste del sur. A partir del punto inicial, un golfista experto podría meterla en el agujero en un desplazamiento único, ¿Cuál es su valor y su dirección? 26. Ejercicio Un móvil se desplaza por un terreno, siguiendo la siguiente trayectoria: 20Km. en dirección 600 noreste, luego 20Km. en dirección 1200 noroeste, 15 Km en dirección 450 suroccidente. Calcular el desplazamiento total y su ángulo. 27. Ejercicio Catalina debe ir al centro comercial a comprar algunos artículos de papelería, para hacer la tarea de física. Recorre inicialmente 5km en dirección sureste de su casa (-450 ); a continuación recorre 3,5km en dirección 300 respecto al eje positivo X y finalmente en dirección noreste (450 ). ¿Cuál es el desplazamiento total de Catalina?
  • 32. 32 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería 28. Ejercicio A car travels 20 km due north and then 35 km in a direction 60° west of north. Find the magnitude and direction of the car’s resultant displacement. 29. Ejercicio María va a visitar a una amiga, para lo cual realiza los siguientes desplazamientos: camina 50m hacia el norte (900 ) y luego 30m hacia el noreste (450 ). Encontremos el desplazamiento total de María. 30. Ejercicio La distancia de un observador a un objeto se representa por un vector A que tiene 76m de magnitud y forma un ángulo de 2700 con el eje X+ . Encuentra las componentes rectangulares. 31. Ejercicio Con los vectores A = 5m formando un ángulo de 300 con el eje X+ , B = 7m formando un ángulo de 360 con el eje Y+ y C = 9m formando un ángulo de 1300 con el eje X+ . Diseña un problema y resuélvelo. 32. Ejercicio Calcular la resultante y la dirección de acuerdo al grafico (ubique el transportador correctamente para medir los ángulos) 33. Ejercicio The helicopter view in Fig shows two people pulling on a stubborn mule. Find (a) the single force that is equivalent to the two forces shown, and (b) the force that a third person would have to exert on the mule to make the resultant force equal to zero. The forces are measured in units of Newtons (abbreviated N). Consultas: en que consiste el método de paralelogramo para sumar vectores.
  • 33. 33 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería  VECTORES UNITARIOS  Base canónica La palabra canónica se refiere que está sometida a un canon, a una regla, a una norma o a un modelo. Observa el siguiente vector Las medidas para fijarlo en el plano nos hemos basado en el valor de las medidas de cada cuadrícula. En el eje x hemos tomado 6 cuadrículas, en el eje y 5. Esto significa que al lado de cada cuadrícula le hemos asignado el valor 1 tal como queda reflejado en la figura Las vectores i y j tienen por módulo 1, la longitud del lado de la cuadrícula. Las coordenadas de i y j son respectivamente: i = (1, 0) y las de j = (0, 1) En ambos casos sus módulos valen: Más adelante nos referiremos a estos vectores unitarios. No importa en la medida del lado de cada cuadrícula, también en el dibujo siguiente las coordenadas de los vectores i y j: tienen las mismas coordenadas, el vector i tiene por coordenadas (1,0) y el vector j las coordenadas (0,1). Fíjate bien que los vectores son perpendiculares. Las coordenadas de las vectores i y j no pueden ser más sencillas. Esta es la base, modelo o regla en la que nos fundamentamos para trazar un vector cualquiera y la llamamos base canónica. Podemos expresar cualquier vector en el plano cartesiano en función de i y j, los llamamos vectores unitarios porque sus módulos o norma valen 1. Las coordenadas cartesianas, es decir, con relación al eje de abscisas o eje X y con relación al eje de las ordenadas o eje Y las expresamos (x, y). De este modo fijamos un punto en el eje de coordenadas. Las coordenadas cartesianas de cualquier vector A teniendo en cuenta los vectores unitarios podemos escribir: A = xi + yj Sea A un vector en el plano cartesiano xi y yj sus proyecciones en los ejes según la figura. A x y y le podemos dar cualquier valor y de este modo podemos expresar cualquier vectores.
  • 34. 34 No es un libro – Prohibida su venta – Uso exclusivo para Colsafa Montería 34. Ejercicio resuelto El vector A = (4, 3) lo podemos expresar como A = 4i + 3j El vector B = (– 2, 3) lo podemos expresar como B = – 2i + 3j El vector C = (– 3, – 5) lo podemos expresar como C = – 3i – 5j El vector D = (1, – 6) lo podemos expresar como D = i – 6j El vector E = (4, 0) lo podemos expresar como E = 4i → E = 4i + 0j El vector F = (0, 3) lo podemos expresar como F = 3j → F = 0i + 3j 35. Ejercicio resuelto La suma de vectores unitarios se realiza entre términos semejantes. Sea A = 4i + 3j y C = – 3i – 5j R = A + C = 4i + 3j – 3i – 5j = (4i – 3i) + (3j – 5j) = i – 2j → R = (1, – 2). Hallar su longitud y dirección. 36. Ejercicio Find the sum of two vectors A and B lying in the xy plane and given by A = 2.0i + 2.0j and B = 2.0i – 4.0j. Distances in meters. 37. Ejercicio Basado en los vectores unitarios exprese cada punto del plano en función de ellos, trace cada vector, calcular la resultante y su dirección. A (8, 1); B (4, 4); C (-4, 3); D (1, 0); E (-6, -4); F (-1, -2); G (0, -6); H (2, -5) 38. Ejercicio Sean los vectores A = (-5, 4); B = (3, 5); C = (– 2, – 3); D = (4, – 1); calcular R y θ. 39. Ejercicio Para los vectores A = (2, -8); B = (-5, 4); C = (-4, -2) y D = (3, 7). Determine la resultante y la dirección, expresar la solución y las respuesta en vectores unitarios. 40. Ejercicio Sean los vectores A = 7i - 6j; B = -3i + 12j; C = 4i - 4j. Determine gráfica y algebraicamente R y θ para: a) A + B; A + C b) A – B; A – C c) A+ B + C; A - C – B d) 2A - 3(B - C)