Universidad Nacional Abierta y a DistanciaVicerrectoría Académica y de Investigación Formato guía de actividades y rúbrica de evaluación 1. Descripción general del curso Escuela o Unidad Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería Académica Nivel de formación Profesional Campo de Formación Formación interdisciplinar básica común Nombre del curso Física General Código del curso 100413 Tipo de curso Metodológico Habilitable Si No X Número de créditos 3 2. Descripción de la actividad. Fase 3- Trabajo colaborativo 1. UNIDAD No 1: MEDICIÓN Y CINEMÁTICA. Tipo de Número de Individual X Colaborativa X 4 actividad: semanas Momento de la Intermedia, Inicial X Final evaluación: unidad: Peso evaluativo de la Entorno de entrega de actividad: actividad: 50 puntos Seguimiento y Evaluación. Fecha de inicio de la actividad: Fecha de cierre de la actividad: 04/Oct/2017 31/Octubre/2017 Competencia a desarrollar: El estudiante adquiere conocimiento en el manejo de las cifras significativas en la medición de los fenómenos naturales, para la comprensión de situaciones reales a través del desarrollo de ejercicios y de las prácticas de laboratorio. Temáticas a desarrollar: Las leyes de movimiento y sus aplicaciones, fuerzas de fricción, trabajo realizado por una fuerza constante y por una fuerza variable, energía cinética y el teorema del trabajo y la energía, potencia. NOTA: cada uno de los valores ha sido etiquetado como 𝑣𝑥 , donde el sub índice “x” varía entre 1 y 5, según la cantidad de valores que tenga cada ejercicio, al lado derecho de cada valor se le escribieron las unidades de medida, finalmente, entre paréntesis se escribe el tipo de cantidad física que representa cada valor. Toda esta información se escribe en color rojo para resaltar los valores numéricos de cada ejercicio; por ejemplo, para el caso de la expresión “𝑣1 𝑚 (𝑥)” significa que la unidad del valor 1 es el metro y que este valor, representa una longitud horizontal, pues la letra “x” se utiliza para representar este tipo de longitudes. Serway. México. Si la fuerza resultante sobre la lámpara es cero. Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. & Jewett.. Una lámpara está colgada a la mitad de una soga. R. A. México: Cengage Learning Editores S. Imagen Ejercicio 1. estudiante No 1. Page 111 a 135.A. Distrito Federal. J. como se muestra en la figura.Ejercicios estudiante No 1: 1. La tensión sobre cada segmento de la soga es 164 𝑁 (𝑇 ⃗ ). determine el peso de la lámpara.unad.edu. de manera que cada segmento de la soga forma un ángulo de 7.800 con la horizontal. de C. W.V.action?ppg=1&docID=10827187& tm=1457557583974 Solución 𝜃 = 7. (2014). Recuperado de http://bibliotecavirtual.co:2077/lib/unad/reader.80 ° 𝑇1 = 𝑇2 = 164 𝑁 𝐷𝐸𝑆𝐶𝑂𝑀𝑃𝑂𝑁𝐸𝑀𝑂𝑆 𝐶𝐴𝐷𝐴 𝐹𝐼𝐺𝑈𝑅𝐴 𝐸𝑁 𝑆𝑈𝑆 𝐶𝑂𝑂𝑅𝐷𝐸𝑁𝐴𝐷𝐴𝑆 𝑅𝐸𝐶𝑇𝐴𝑁𝐺𝑈𝐿𝐴𝑅𝐸𝑆 . 80° = → 𝑇𝑦 = 164 𝑠𝑒𝑛(7.80° = → 𝑇𝑥 = 164 cos(7.48 𝑁 164 𝑁 .80°) = 22.80°) = 162.80° = → 𝑇𝑥 = 164 cos(7. 164 N Ty 7.48 𝑁 164 𝑁 FIGURA 2 𝑇𝑦 𝑠𝑒𝑛 7.80° = → 𝑇𝑦 = 164 𝑠𝑒𝑛(7.80°) = −162.257 𝑁 164 𝑁 −𝑇𝑥 𝐶𝑜𝑠 7.80° Tx FIGURA 1 𝑇𝑦 𝑠𝑒𝑛 7.80° Tx 164 N Ty 7.257 𝑁 164 𝑁 𝑇𝑥 𝐶𝑜𝑠 7.80°) = 22. 257 𝑁 3 0 𝑁=𝑃 ∑𝐹 0 22.257 + 𝑃 ∑𝐹 = 0 ∑ 𝐹𝑥 = 0 → 162.80°) = 22.48 = 0 ∑ 𝐹𝑦 = 0 → 22.257 + 22.48 − 162.257 𝑁 2 𝑇𝑥 = 164 cos(7.51𝑁 .257 + 22. P N P 𝑁−𝑃 =0 𝐹𝑈𝐸𝑅𝑍𝐴 𝐶𝑂𝑀𝑃𝑂𝑁𝐸𝑁𝑇𝐸 𝐸𝑁 𝑥 𝐶𝑂𝑀𝑃𝑂𝑁𝐸𝑁𝑇𝐸 𝐸𝑁 𝑦 1 𝑇𝑥 = 164 cos(7.257 + 𝑃 = 0 𝑃 = 44.48 𝑁 𝑇𝑦 = 164 𝑠𝑒𝑛(7.80°) = 162.48 𝑁 𝑇𝑦 = 164 𝑠𝑒𝑛(7.80°) = −162.80°) = 22. 6 𝑠𝑒𝑔 1 𝑚 2 𝐾𝑖 = (3.6 ) = 103.60 ∆𝐾 = 𝐾𝑓 − 𝐾𝑖 = (128. Determine energía cinética en este tiempo.10 )2 = 7.596 ≈ 7. 𝟔𝟒𝟐 𝑱𝒐𝒖𝒍𝒆𝒔 . 2.202 = 11.344 𝑠𝑒𝑔 1 𝑚 2 𝐸𝑐 = (3. A una caja de 3.60 𝐾𝑔 ) (11. 1 𝐸𝑐 = 𝑚𝑉 2 2 𝑚 Hallamos la magnitud de 𝑉𝑖 = √(𝑣𝑖𝑥) 2 + (𝑣𝑖𝑦) 2 = √7. 𝟔𝟒𝟐 − 𝟏𝟎𝟒 = 𝟏𝟐𝟕.642 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒𝑠 2 𝑠𝑒𝑔 ∆𝑲 = 𝟐𝟑𝟏.10𝑗̂) 𝑚/𝑠 (𝑣).20𝑗̂) 𝑚/𝑠 (𝑣 ). de coordenadas 𝑉ᵢ = (7.642 − 104 = 127. Teniendo en cuenta esta información: a.25 + 38.344 ) = 231.30 𝑖̂ − 2.968 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝑠 ≈ 104 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒𝑠 2 𝑠𝑒𝑔 b.44 ) = 128.302 + (−2.) Aquí hay que considerar el trabajo invertido 𝑚2 𝑣𝑓 2 = 𝑣𝑓.69) − 104 = 231. (Sugerencia. si su velocidad cambia a 𝑉 = (9.69 ( ) 𝑠𝑒𝑔2 3.5 2 + 6.60 𝑘𝑔 (𝑚1 ) de masa se le aplica una velocidad inicial.60 𝐾𝑔 ) (7. 𝑣𝑓. 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 = (90. recuerde que 𝑣² = 𝑣 • 𝑣.642 2 Otra forma 𝑚 Hallamos la magnitud de 𝑉𝑖 = √9.5 𝑖̂ + 6. Determine el trabajo total realizado sobre la caja. Al frenar en una emergencia. La velocidad final del cuerpo.co:2077/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187& tm=1457557583974 2. Page 111 a 135. de C.V. México: Cengage Learning Editores S. con todas las ruedas trabadas. (2014).V. R..co:2077/lib/unad/reader. de C. México. Serway. ¿Cuál es la potencia de salida? Referencia Bibliográfica: Serway.action?ppg=1&docID=1082718 7&tm=1457557583974 Ejercicios estudiante No 2: 𝑘𝑚 1.A.A. W. MX: Cengage Learning Editores S.V. México.com/lib/unad/reader.unad. Distrito Federal. ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinético entre el tren y los rieles? Referencia bibliográfica. J. Serway.ebrary. W. A.. C. W.V.action?ppg=1&docID=1082718 7&tm=1457557583974 3.edu. Física para Ciencias e Ingeniería Vol I..unad. Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. de C. A. (2014).. un tren que viaja con rapidez 𝑣1 ℎ (𝑣) rechina al detenerse. & Jewett.edu. Referencia bibliográfica. R.Referencia Bibliográfica: Serway. (2014)..A. Un bombero que tiene un peso de 𝑣1 𝑁 (𝑃1 ). Recuperado de http://bibliotecavirtual. México.. J. teniendo en cuenta que parte del reposo. pag 111 a 135 Recuperado de http://site.ebrary. & Jewett. de C. (2014). R. La desaceleración constante dura 𝑣2 𝑠 (∆𝑡) hasta que el tren queda en reposo.unad. El trabajo neto realizado. El trabajo realizado por cada una de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo B. Recuperado dehttp://bibliotecavirtual. Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. México. Recuperado dehttp://bibliotecavirtual. determinar: A. Una fuerza horizontal de 𝑣1 𝑁 (𝐹 ) actúa sobre un cuerpo de masa 𝑣2 𝑘𝑔 (𝑚1 ) la cual se encuentra sobre una superficie horizontal cuyo coeficiente de fricción es de 𝑣3 (𝜇).A. Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. Retrieved from http://www. & Jewett. A. R. México: Cengage Learning Editores S. J. Distrito Federal.action?ppg=1&docID=10827187&tm=14901092633 73 . J.. Si el cuerpo se desplaza 𝑣4 𝑚 (𝑥1 ). W. México: Cengage Learning Editores S.com. A. Distrito Federal.edu.co:2077/lib/unad/reader. & Jewett. en un entrenamiento básico sube por una cuerda vertical de 𝑣2 𝑚 (𝑦1 ) metros con rapidez constante durante 𝑣3 𝑠 (𝑡1 ). Referencia bibliográfica. Distrito Federal. ¿cuál es su aceleración bajo la acción de la fuerza 𝐹 ? Referencia bibliográfica. Serway. Una fuerza 𝑭 ⃗ = (𝒗𝟏 𝒊̂ + 𝒗𝟐 𝒋̂)𝑵 (𝐹) actúa sobre una partícula. b) A partir de su gráfica. encuentre el trabajo neto realizado por esta fuerza sobre la partícula conforme se traslada de xi = 2. y ⃗𝑭 efectúa 96. R. de C.A. R. Si arrastrar el bulto de cemento le tomó tomo al albañil 2 minutos. Un bulto de cemento de 𝑣1 𝑘𝑔 (𝑚1 ) es arrastrado por un albañil.. expresado en unidades Newton (N).unad. Sí el piso ejerce una fuerza de fricción de 𝑣5 𝑁 (𝑓𝑟 ): A. 3. Determina el vector y la magnitud del vector ⃗𝒔. teniendo en cuenta que el ángulo que forma el vector ⃗𝒔 con el x+. Ejercicios estudiante No 4: . México: Cengage Learning Editores S.50 m.V. de C. Distrito Federal. aplicando una fuerza constante de 𝑣3 𝑁 (𝐹 ) a un ángulo 𝑣4 0 (𝜃 𝑜 ) sobre la horizontal. (2014). Serway. La misma fuerza aplicada a un segundo objeto de masa 𝑚2 produce una aceleración de 𝑣2 𝑚/𝑠 2 (𝑎2 ). B. Una fuerza 𝐹 aplicada a un objeto de masa 𝑚1 produce una aceleración de 𝑣1 𝑚/𝑠 2 (𝑎1 ). Recuperado de http://bibliotecavirtual. J.V. es mayor que el ángulo que forma el vector ⃗𝑭 con el x+. donde x está en metros. Física para Ciencias e Ingeniería Vol I.. Page 111 a 135. Ejercicios estudiante No 3: 1. a) Realice la gráfica de Fuerza contra desplazamiento. El ángulo entre 𝑭 ⃗ y el vector desplazamiento 𝒔⃗ es de 𝑣3 0 (𝜃 𝑜 ) . México. Recuperado de http://bibliotecavirtual. (2014).edu.unad.co:2077/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187& tm=1457557583974 3.co:2077/lib/unad/reader. & Jewett. (a) ¿Cuál es el valor de la relación 𝑚1 /𝑚2 ? (b) Si 𝑚1 y 𝑚2 se combinan en un solo objeto. México: Cengage Learning Editores S.A. & Jewett. Page 177 a 191. La fuerza que actúa en una partícula es 𝐹𝑥 = (𝑣1 𝑥 − 𝑣2 ) 𝑁 (𝐹) .action?ppg=1&docID=10827187& tm=1457557583974 2. México.0 m hasta 𝑣3 𝑚 (𝑥𝑓 ).edu. A. W. Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. determinar la potencia aplicada. una distancia de 𝑣2 𝑚 (𝑥1 ) a través del piso de una obra en construcción. 0 J de trabajo. W. desde xi = 0. A. Calcular el trabajo neto efectuado sobre el bulto de cemento. J.00 m a xf = 3. resuelva y encuentre los valores de las tensiones T1 y T2. (Sugerencia. México. R.edu. a) Realice el diagrama de cuerpo libre del sistema (Tenga en cuenta que sobre el sistema actúa una fuerza vertical hacia abajo que corresponde al. de coordenadas 𝑉ᵢ = (𝑣2 𝑖̂ + 𝑣3 𝑗̂) 𝑚/𝑠 (𝑣). 2.. el cual se llamará P3) b) Descomponga (Eje horizontal y vertical) las fuerzas de tensión inclinadas en sus componentes rectangulares y defina las ecuaciones de equilibrio del sistema. Recuperado dehttp://bibliotecavirtual.V. donde el ángulo tiene un valor de 𝑣2 0 (𝛼).unad. W. & Jewett. Un concesionario en su anuncio publicitario pregona que cierto automóvil de 1. peso del semáforo. Determine el trabajo total realizado sobre la caja. si su velocidad cambia a 𝑉 = (𝑣4 𝑖̂ + 𝑣5 𝑗̂) 𝑚/𝑠 (𝑣). de C. 1.. Para ello realice el siguiente procedimiento: Imagen ejercicio 1. Distrito Federal. México: Cengage Learning Editores S. está suspendido tal como se muestra en la figura. ¿Qué potencia promedio debe desarrollar el motor para originar esta aceleración? Ignore las fuerzas de fricción que actúan en el sistema.A.co:2077/lib/unad/reader. J. recuerde que 𝑣² = 𝑣 • 𝑣. A. Un semáforo de v1 kg (m1). c) Apoyado en las ecuaciones que planteó en el apartado anterior (b). A una caja de 𝑣1 𝑘𝑔 (𝑚1 ) de masa se le aplica una velocidad inicial.20 × 103 𝑘𝑔 puede acelerar desde el reposo hasta cierta velocidad 𝑣1 𝑚/𝑠 (𝑣) en un tiempo 𝑣2 𝑠(𝑡1 ). (2014).) Referencia Bibliográfica: Serway. d. Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. estudiante No 4. Teniendo en cuenta esta información: c. 194 3. Determine energía cinética en este tiempo. Páginas de consulta: 186 a 188. . Respecto al sistema se necesita saber si la tensión del cable más inclinado (T1) es mayor o menor que la del otro cable.action?ppg=1&docID=1082718 7&tm=1457557583974. Referencias bibliográficas. W.0 N. en función de 𝐹𝑥 . 3. Un elevador de 𝑣1 𝑘𝑔 (𝑚1 ) parte del reposo. Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. una fuerza horizontal 𝐹𝑥 actúa sobre el objeto de 𝑣1 𝑘𝑔 (𝑚1 ). Serway. México. página 134 2. (a) Trace los diagramas de cuerpo libre para cada uno de los dos bloques. Determine la aceleración de los dos bloques y la tensión de la soga sí: a) La fricción entre los bloques y la cuña de acero es despreciable. b) La fricción entre los bloques y la cuña de acero es tenida en cuenta. Imagen del ejercicio 1. determine la magnitud del desplazamiento.Ejercicios estudiante No 5: 1. (c) Trace una gráfica cuantitativa de 𝑎𝑥 en función de 𝐹𝑥 (incluyendo valores negativos de 𝐹𝑥 ). (b) Aplique el método newtoniano para determinar la aceleración 𝑎𝑥 del bloque de 𝑣1 𝑘𝑔 (𝑚1 ). En el sistema que se muestra en la figura. MX: Cengage Learning Editores S. A. Una fuerza 𝐹 = (𝑣1 𝑖̂ − 𝑣2 𝑗̂) N (𝐹) actúa sobre una partícula que experimenta un desplazamiento ⃗⃗⃗⃗ ∆𝑟 en la dirección del vector unitario 𝑟 = 𝑣3 𝑖̂ + 𝑣4 𝑗̂ (𝑥) . La superficie horizontal no tiene rozamiento. estudiante No 5. J. R. Un bloque de aluminio de 𝑣1 𝑘𝑔 (𝑚1 ) y un bloque de cobre de 𝑣2 𝑘𝑔 (𝑚2 ) se conectan de una soga ligera que pasa por una polea de masa despreciable y sin fricción. & Jewett. (2014). (b) Si el trabajo realizado sobre la partícula por el agente que aplica la fuerza vale 12. Los bloques se mueven sobre un bloque o cuña fija de acero con un ángulo de 𝑣3 0 (𝜃 𝑜 ) grados. (a) Hallar el ángulo entre 𝐹 y ⃗⃗⃗⃗∆𝑟 .00 s con aceleración constante hasta que llega a su rapidez de crucero de 𝑣2 𝑚/𝑠 (𝑣) ¿Cuál es la potencia promedio del motor del elevador durante este intervalo de tiempo? Ejercicios Colaborativos: 1.A. ¿Para qué valores de 𝐹𝑥 acelera hacia arriba el objeto de 𝑣2 𝑘𝑔 (𝑚2 )? ¿Para qué valores de 𝐹𝑥 permanece el sistema en reposo o se mueve con rapidez constante? (d) ¿Para qué valores de 𝐹𝑥 queda distensionada la cuerda? ¿Es válida la gráfica trazada en la parte (c) para esos valores? ¿Por qué? . La polea no tiene masa ni fricción. Se mueve hacia arriba durante 4.. determine: a. La tensión en la cuerda. La cuerda está inclinada 𝑣2 0 (𝜃 𝑜 ) sobre la horizontal y la carreta se mueve 𝑣3 𝑚 (𝑥1 ) sobre una superficie horizontal. Una carreta cargada con bultos tiene una masa total de 𝑣1 𝑘𝑔 (𝑚1 ). El trabajo que efectúa la cuerda sobre la carreta. 2. . El coeficiente de fricción cinética entre el suelo y la carreta es de 𝑣4 (𝜇). Con base en la anterior información. c. Imagen del ejercicio colaborativo No 1. b. La energía perdida debido a la fricción. se jala con rapidez constante por medio de una cuerda.