2019_2 Fg Semana_01.pdf

Física General

Semana 01

2019-02

o Lectura y socialización del sílabo. o Acerca de la Ciencia.

https://www.arqhys.com/caracteristica_de_la_fisica.html

SESIÓN 01

Semana 01

2019-02

Lectura y socialización del silabo: Explicar las competencias, metodología, sistema Información del reglamento y evaluación en de evaluación, evaluación permanente y el laboratorio bajo la Modalidad OPENLABs. referencias bibliográficas del curso. 1 1 2 AP Acerca de la ciencia: Mediciones científicas. Explicar la naturaleza y métodos de la ciencia. Métodos científicos. Ciencia, arte y religión. Ciencia y tecnología. Física: la ciencia básica. Primera ley de Newton de movimiento : Analizar los postulados de Aristóteles acerca del Inercia. movimiento y el concepto de inercia de Galileo. Aristóteles en movimiento. Los experimentos Analizar la Primera ley de Newton de 2 1 2 AP de Galileo. Primera ley de Newton de movimiento. movimiento. Fuerza neta y vectores. La regla Resolver cuestiones que involucren cantidades del equilibrio. vectoriales y escalares.

AP=Aprendizaje Presencial: Horas de clase

AA = Aprendizaje Autónomo: Ejercicios en casa

Semana 01 3 1 2 AP Seminario de problemas.

2019-02 Discutir y resolver situaciones relacionados con los temas de estudio.

Acerca de la ciencia: Mediciones científicas. Métodos científicos. Ciencia, arte y religión. Ciencia y tecnología. Física: la ciencia básica. Primera ley de Newton de movimiento : Trabajar en equipo en la solución de problemas 4 1 4 AA Inercia. relacionados con los temas de estudio. Aristóteles en movimiento. Los experimentos de Galileo. Primera ley de Newton de movimiento. Fuerza neta y vectores. La regla del equilibrio.

AP=Aprendizaje Presencial: Horas de clase

AA = Aprendizaje Autónomo: Ejercicios en casa

ESPERADOS

LOGROS

 Explicar las competencias, metodología, sistema de evaluación, evaluación permanente y referencias bibliográficas del curso.  Explicar la naturaleza y métodos de la ciencia.

Lectura y socialización del silabo  Competencias que desarrolla el curso  Evaluaciones y OpenLabs  Datos de contacto  Bibliografía del curso

Competencias que desarrolla el curso 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Uso de las unidades del Sistema Internacional – Análisis dimensional Operaciones con vectores Análisis de cinemática en una y dos dimensiones. Explicar gráfica y analíticamente situaciones con vectores velocidad. Comprensión y aplicación de las Leyes de Newton Dibujo de diagramas de cuerpo libre. Análisis de la cantidad de movimiento y la conservación de la cantidad de movimiento. Análisis de situaciones relacionados con el movimiento rotacional. Análisis y aplicación del concepto de torque. Análisis y aplicación del concepto de trabajo.

Competencias que desarrolla el curso 11. Análisis y solución de situaciones haciendo uso del principio de energía y la conservación de la energía. 12. Análisis de situaciones relacionados con la temperatura, calor y expansión térmica. 13. Análisis de situaciones relacionados con la vibración de un sistema y la descripción de ondas. 14. Análisis de situaciones relacionados con el movimiento ondulatorio. 15. Análisis y solución de situaciones relacionados con las fuerzas eléctricas, conservación de la carga y la ley de Coulomb. 16. Análisis y solución de situaciones relacionados con la corriente eléctrica y la ley de Ohm. 17. Discutir y resolver situaciones relacionados con circuitos eléctricos. 18. Discutir y resolver situaciones relacionados con el magnetismo, corrientes eléctricas y campos magnéticos. 19. Discutir y resolver situaciones relacionados con fuerzas magnéticas. 20. Discutir y resolver situaciones relacionados con la inducción electromagnética y la ley de Faraday.

Evaluaciones y OpenLabs Respecto a los OpenLabs: Es responsabilidad del estudiante reservar, con la debida anticipación, la realización de sus cuatro (4) laboratorios (Open LABs) de acuerdo a las indicaciones del Jefe de Laboratorio de Física que estarán disponibles en el Campus Virtual en la Carpeta "Laboratorios".

NOTA: La reserva de los laboratorios se indicará al iniciar el semestre. No es necesario que los alumnos lleguen al tema del sílabo para realizar el experimento correspondiente. Las guías estarán colgadas en el Aula Virtual. Si la realización del laboratorio no es exitosa, se debe repetir el laboratorio.

Evaluaciones y OpenLabs Respecto a las evaluaciones: Todos los exámenes evalúan todas las competencias que se quieren desarrollar en el curso. Es decir, cada evaluación cuenta con una pregunta por cada competencia a evaluar. Para aprobar el curso, el alumno debe demostrar que ha cumplido con desarrollar cada una de las competencias del curso. Es decir, un alumno tiene CUATRO oportunidades (una por evaluación) para demostrar que ha cumplido con cada competencia.

Evaluaciones y OpenLabs Si el alumno no cumple con demostrar que ha cumplido con desarrollar cada una de las competencias por lo menos una vez, el alumno desaprueba el curso. Por cada competencia lograda se le asigna +𝟎. 𝟓 puntos de nota. Por lo cual, las notas de un alumno desaprobado van de 𝟎 (cero) a 𝟗. 𝟓 (nueve punto cinco). NOTA: Recuerde que tiene cuatro oportunidades por evaluación para cada competencia.

Evaluaciones y OpenLabs Si el alumno cumple con demostrar que ha cumplido con desarrollar cada una de las competencias una vez, el alumno aprueba el curso con la nota base de 𝟏𝟏 (once). Por cada competencia en la que el alumno demuestre dominio, es decir, responde correctamente las preguntas que miden una competencia repetidamente, se le asignan puntos adicionales de la siguiente forma: • Si demuestra el dominio respondiendo correctamente dos veces, se le asignan + 𝟎. 𝟐 puntos adicionales. • Si demuestra el dominio respondiendo correctamente tres veces, se le asignan + 𝟎. 𝟒 puntos adicionales. • Si demuestra el dominio respondiendo correctamente cuatro veces, se le asignan + 𝟎. 𝟓 puntos adicionales.

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 01: Un alumno obtiene los siguientes resultados en sus cuatro evaluaciones: Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 01: Como resultado, el alumno aprobaría el curso por demostrar que ha desarrollado todas las competencias. Evaluación 2

Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 4

Evaluación 3

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

=

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 01: Revisando el logro de las competencias: Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

+

Evaluación 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

+

Evaluación 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

+

Evaluación 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

=

Se observa que hay una competencia lograda CUATRO veces, dos TRES veces y seis logradas DOS veces:

Cálculo de la nota: 𝟏𝟏 + 𝟏 × 𝟎. 𝟓 + 𝟐 × 𝟎. 𝟒 + 𝟔 × 𝟎. 𝟐 = 𝟏𝟑. 𝟓 = 𝟏𝟒

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 01: Finalmente, si el alumno ha cumplido con realizar satisfactoriamente las cuatro experiencias en los OpenLabs, su nota final sería: Nota Final del Curso: 𝟏𝟒 × 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 = 𝟏𝟒

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 02: Un alumno obtiene los siguientes resultados en sus cuatro evaluaciones: Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 02: Como resultado, el alumno desaprueba el curso por no poder demostrar que ha desarrollado todas las competencias exigidas. Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 2

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 3

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 4

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

=

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 02: Finalmente, si el alumno ha cumplido con 19 de las 20 competencias, y si ha realizado satisfactoriamente las cuatro experiencias en los OpenLabs, su nota final sería:

Nota Final del Curso:

𝟏𝟗 × 𝟎. 𝟓 × 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 = 𝟗. 𝟓 = 𝟏𝟎

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 03: Un alumno obtiene los siguientes resultados en sus cuatro evaluaciones: Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 2

Evaluación 3

Evaluación 4

N.P.

N.P.

N.P.

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 03: Como resultado, el alumno aprobaría el curso por demostrar que ha desarrollado todas las competencias. Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 2

+

N.P.

Evaluación 3

+

N.P.

Evaluación 4

+

N.P.

=

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 03: Finalmente, si el alumno ha cumplido con realizar satisfactoriamente las cuatro experiencias en los OpenLabs, su nota final sería: Nota Final del Curso: 𝟏𝟏 × 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 = 𝟏𝟏 NOTA: Es posible que un alumno apruebe el curso rindiendo solo la primera evaluación en la semana 05 del semestre y completando todas las experiencias de laboratorio, aunque con la nota mínima.

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 04: Un alumno obtiene los siguientes resultados en sus cuatro evaluaciones: Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 04: Como resultado, el alumno aprobaría el curso por demostrar que ha desarrollado todas las competencias. Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 3

Evaluación 2

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 4

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

=

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 04: Revisando el logro de las competencias: Evaluación 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 2

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 3

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Evaluación 4

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

=

Se observa que hay dos competencias logradas CUATRO veces, dos TRES veces y siete logradas DOS veces:

Cálculo de la nota: 𝟏𝟏 + 𝟐 × 𝟎. 𝟓 + 𝟐 × 𝟎. 𝟒 + 𝟕 × 𝟎. 𝟐 = 𝟏𝟒. 𝟐 = 𝟏𝟒

Evaluaciones y OpenLabs (posibles situaciones) Situación 04: Finalmente, si el alumno solo ha cumplido con realizar satisfactoriamente tres de las experiencias en los OpenLabs, su nota final sería: Nota Final del Curso: 𝟏𝟒 × 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎 = 𝟏𝟎. 𝟓 = 𝟏𝟏 NOTA: Asegúrese de cumplir con todas las experiencias de laboratorio.

Datos de contacto Puede hacer las consultas sobre el curso a estas direcciones:  Problemas con las plataforma virtual: [email protected]  Consultas al profesor: [email protected]  Consultas al coordinador: [email protected] NOTA: Además de las sesiones de aprendizaje (teoría y talleres), para eventuales consultas también están destinados los Foros de Discusión en su Aula Virtual.

Bibliografía del curso

Bibliografía del curso  Hewitt, P.G. (2016). Física Conceptual (12va edición). México, D.F.: Pearson Education (Libro Texto)  Giancoli, D. (2006). Física 1: principios con aplicaciones (6ta edición). México, D.F.: Pearson Education  Serway, R. (2010). Fundamentos de Física (9na edición). México D.F.: Cengage Learning.  Ohanian, H. (2009). Física para ingeniería y ciencias (3ra edición). México, D.F.: McGraw-Hill.  Gil, S. (2001). Física re-creativa: experimentos de física usando nuevas tecnologías. Buenos Aires: Pearson Education.  Tipler, P. (2005). Física para la ciencia y la tecnología (5ta edición). Barcelona: Reverté.  Young, H. (2009). Física universitaria (12va edición). México, D.F.: Pearson Education.

Acerca de la Ciencia  ¿Qué es la Ciencia?  Mediciones científicas  Matemáticas: El lenguaje de la ciencia  Métodos científicos  Ciencia, arte y religión  Ciencia y tecnología  Física: la ciencia básica

¿Qué es la ciencia? Ciencia: (del lat. scientia) Conjunto de conocimientos que se basan en la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y que se deducen principios y leyes generales con capacidad predictiva y comprobables experimentalmente. RAE

 La base del conocimiento.  Es una actividad humana en curso (y constante desarrollo).  Tiene principios que preceden a la historia registrada.

Mediciones científicas “Con frecuencia digo que, cuando puedes medir algo y expresarlo en números, entonces lo conoces un poco. Cuando no puedes medirlo, cuando no puedes expresarlo en números, tu conocimiento es escaso e insatisfactorio. Puede ser el comienzo del conocimiento, pero en tus razonamientos escasamente has avanzado a la etapa de la ciencia, cualquiera que esta sea”. Lord Kelvin

 Las mediciones son un sello de la buena ciencia.  Relacionar (cuantitativamente) cuanto se sabe de algo.

Mediciones científicas  Las mediciones científicas no son algo nuevo, sino que se remontan a tiempos antiguos. Por ejemplo, en el siglo III a. C. se hicieron mediciones bastante exactas de los tamaños de la Tierra, la Luna y el Sol, así como de las distancias entre ellos. Por ejemplo, en la figura, la mancha redonda de luz proyectada por el orificio es una imagen del Sol. Su razón diámetro/distancia es la misma que la razón diámetro del Sol/distancia Tierra-Sol, 1/110. El diámetro del Sol es 1/110 su distancia a la Tierra.

ACTIVIDAD 01 ¿Cómo Eratóstenes midió el tamaño de la Tierra?

El tamaño de la Tierra se midió por primera vez en Egipto, y lo hizo Eratóstenes, aproximadamente en el 235 a. C. El calculo de la circunferencia de la Tierra se detalla en el libro texto.

ACTIVIDAD 02 Aristarco y el tamaño de la Luna Otro gran científico de la misma era fue Aristarco, calculó de manera correcta el diámetro de la Luna y su distancia respecto de la Tierra como se detalla en el libro texto. Logró todo esto alrededor del año 240 a. C., 17 siglos antes de que sus hallazgos fueran aceptados por completo.

Matemáticas: El lenguaje de la ciencia La ciencia y las condiciones humanas avanzaron en forma espectacular después de que la ciencia y las matemáticas se integraron hace alrededor de cuatro siglos.  Cuando las ideas de la ciencia se expresan en términos matemáticos, no tienen ambigüedades.  Las ecuaciones de la ciencia ofrecen expresiones concisas de relaciones entre conceptos, son guías para el pensamiento que muestran las conexiones entre los conceptos de la naturaleza.

Métodos científicos  No existe un método científico, pero sí hay características comunes en la manera como los científicos hacen su trabajo.  En general, los métodos científicos se refieren a los principios y procedimientos para la búsqueda sistemática del conocimiento que implica el reconocimiento y la formulación de un problema, la recopilación de datos a través de la observación y el experimento, y la formulación y prueba de hipótesis.

Métodos científicos  Pasos comunes: 1. Reconocer una pregunta o un acertijo, como un hecho inexplicado. 2. Formular una conjetura educada, una hipótesis, que pueda resolver el acertijo. 3. Predecir las consecuencias de la hipótesis. 4. Realizar experimentos o cálculos para poner a prueba las predicciones. 5. Formular la regla general más simple que organiza los tres ingredientes principales: hipótesis, efectos predichos y hallazgos experimentales.

Métodos científicos

La actitud científica  Se basa en la indagación, experimentación y voluntad de admitir error.  Los científicos son expertos en cambiar sus pensamientos, deben aceptar hallazgos experimentales (probar creencias erróneas y comprender las objeciones y posiciones de los antagonistas).

Métodos científicos Hechos e hipótesis  Un hecho es un acuerdo cercano de observadores competentes que hacen una serie de observaciones sobre el mismo fenómeno.  Una hipótesis científica es una conjetura educada que solo se presume que es objetiva hasta que esté respaldada por el experimento.

EJEMPLO 01

¿Cuál de estas es una hipótesis científica? A. La luna está hecha de queso verde. B. Los núcleos atómicos son las partículas más pequeñas de la naturaleza. C. Un imán recogerá un centavo de cobre. D. Los rayos cósmicos no pueden penetrar en el grosor de su libro de texto de Física Conceptual.

EJEMPLO 02

¿Cuál de estas NO es una hipótesis científica? A. Los protones llevan una carga eléctrica. B. Partículas indetectables son algunos de los secretos de la naturaleza. C. Las partículas cargadas se doblan cuando están en un campo magnético. D. Todas las anteriores son hipótesis científicas.

Métodos científicos Ley y teoría  Una ley (o un principio) esta basada en una hipótesis que ha sido probada repetidamente y no ha sido contradicha.  Una teoría es una síntesis de un gran cuerpo de información que incluye hipótesis bien probadas y verificadas sobre ciertos aspectos del mundo natural.

EJEMPLO 03

¿Cuál de estos cambia a menudo con el tiempo con más estudios? A. B. C. D.

Hechos. Teorías. Ambos pueden cambiar. Ninguno de los anteriores.

Ciencia, Arte y Religión

 La ciencia es de orden natural e implica el descubrimiento y registro de fenómenos naturales.  El arte es la interpretación y expresión de la experiencia humana.  La religión implica la fe y la adoración de un ser supremo.

Ciencia, Arte y Religión  Similitudes entre el arte y la ciencia. • Conocimiento de lo que es posible en la experiencia humana y en la naturaleza. • El conocimiento de ambos afecta nuestras opiniones y decisiones sobre el mundo.  Similitudes entre la religión y la ciencia. • Ambos tratan con preguntas sin respuesta.

EJEMPLO 04

Entre un piloto y un sacerdote, ¿quién crees que debería volar un avión comercial? ¿Quién debe realizar un matrimonio? (Aunque las preguntas son obvias, tienen un punto). A. El piloto debe volar y el sacerdote debe realizar un matrimonio. B. El sacerdote debe volar y el piloto debe realizar un matrimonio. C. El piloto debe hacer ambas cosas. D. El sacerdote debe hacer ambas cosas.

Ciencia y Tecnología

 La ciencia se ocupa de reunir y organizar el conocimiento.  La tecnología es el uso del conocimiento científico con fines prácticos y para proporcionar herramientas para una mayor exploración.

Física: la ciencia básica

 Las ciencias físicas incluyen geología, astronomía, química y física.  Las ciencias de la vida incluyen biología, zoología y botánica.  La física subyace a todas las ciencias.

EJEMPLO 05

Aunque la física puede ser el curso de ciencia más difícil en ciertas escuelas, en comparación con los campos de la química, la biología, la geología y la astronomía, es … A. B. C. D.

La más simple. ¡Sigue siendo la más difícil! La ciencia central, entre la química y la biología. Bastante simple, pero solo para personas especialmente inteligentes.

ACTIVIDAD 03

El programa GENIOS, conducido por Stephen Hawking, desafía a unos voluntarios a pensar como los grandes genios de la historia, planteándoles una serie de desafíos para ayudarles a responder algunas de las principales interrogantes sobre el mundo que nos rodea. En el primer episodio se incluyen menciones a los experimentos de Eratóstenes y Aristarco. Pueden acceder al episodio a través de este link o el código QR.

Bibliografía del Curso  Hewitt, P.G. (2016). Física Conceptual (12va edición). México, D.F.: Pearson Education (Libro Texto)  Giancoli, D. (2006). Física 1: principios con aplicaciones (6ta edición). México, D.F.: Pearson Education  Serway, R. (2010). Fundamentos de Física (9na edición). México D.F.: Cengage Learning.  Ohanian, H. (2009). Física para ingeniería y ciencias (3ra edición). México, D.F.: McGraw-Hill.  Gil, S. (2001). Física re-creativa: experimentos de física usando nuevas tecnologías. Buenos Aires: Pearson Education.  Tipler, P. (2005). Física para la ciencia y la tecnología (5ta edición). Barcelona: Reverté.  Young, H. (2009). Física universitaria (12va edición). México, D.F.: Pearson Education.

Física General

Semana 01

2019-02

Primera Ley Newton de movimiento: Inercia

SESIÓN 02

ESPERADOS

LOGROS

 Analizar los postulados de Aristóteles acerca del movimiento y el concepto de inercia de Galileo.  Analizar la Primera ley de Newton de movimiento.  Resolver cuestiones que involucren cantidades vectoriales y escalares.

Primera ley Newton de movimiento  Aristóteles en movimiento  El concepto de Inercia de Galileo  Primera ley de Newton de movimiento  Fuerza neta y vectores  La regla del equilibrio  Fuerza normal  Equilibrio de cosas en movimiento  La Tierra en movimiento

Aristóteles en movimiento La clasificación de movimiento de Aristóteles  Movimiento natural: • Cada objeto en el universo tiene un lugar apropiado determinado por una combinación de cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego. • Cualquier objeto que no esté en su lugar adecuado se esforzará por llegar ahí. Ejemplo: objetos que caen o un soplo de humo que se eleva. • Para todas las cosas en la tierra el movimiento será directo hacia arriba o hacia abajo. • Más allá de la Tierra, el movimiento es circular. Ejemplo: el Sol y la Luna continuamente rodean la Tierra.

Aristóteles en movimiento

La clasificación de movimiento de Aristóteles  Movimiento violento: • Producido por empujes externos o tirones de objetos. Ejemplo: el viento impone movimiento en los barcos.

El concepto de Inercia de Galileo Galileo demolió las afirmaciones de Aristóteles (1500 d.C.), con los siguientes descubrimientos:  Objetos de diferente peso caen al suelo al mismo tiempo en ausencia de resistencia al aire.  Un objeto en movimiento no necesita fuerza para mantenerse en movimiento en ausencia de fricción. La famosa demostración de Galileo.

El concepto de Inercia de Galileo Fuerza Es un empujón o un tirón (jalón).

Inercia Es una propiedad de la materia para resistir los cambios en movimiento. Depende de la cantidad de materia en un objeto (su masa).

El concepto de Inercia de Galileo Experimento de planos inclinados Galileo observó lo siguiente:  Las bolas que rodaban sobre planos con pendiente descendente adquirían rapidez.  Las bolas que rodaban sobre planos con pendiente ascendente perdían rapidez. Con base en esto, razonó que las bolas que rodaban a lo largo de un plano horizontal ni acelerarían ni frenarían. La bola finalmente llegaría al reposo no debido a su “naturaleza”, sino debido a la fricción.

EJEMPLO 06

El uso de planos inclinados para los experimentos de Galileo lo ayudó a … A. B. C. D.

eliminar la aceleración de la caída libre. descubrir el concepto de energía. descubrir la propiedad llamada inercia. descubrir el concepto de impulso.

Primera ley de Newton de movimiento Primera ley de Newton o ley de la Inercia Todo objeto continúa en un estado de reposo o de rapidez uniforme en una línea recta a menos que sobre él actúe una fuerza neta distinta de cero

La palabra clave en esta ley es continúa: un objeto continúa haciendo lo que sea que esté haciendo a menos que se ejerza una fuerza sobre él. • Si está en reposo, continúa en estado de reposo. • Si un objeto se está moviendo, continúa moviéndose sin girar o cambiar su rapidez.

Fuerza neta y vectores  Cantidad Escalar: Cantidad que queda completamente determinada solo con un número y sus respectivas unidades. Ejemplos: masa, tiempo.  Cantidad vectorial: Cantidad que queda determinada por un número y una dirección; así como con sus respectivas unidades. Se le representa con una flecha. Ejemplos: velocidad, aceleración, fuerza.

𝐹 La fuerza es una cantidad vectorial y se mide en newtons (N) en el sistema internacional (SI).

Fuerza neta y vectores  Vector resultante: Es la suma de dos o más vectores. • Para vectores en la misma dirección, sumar aritméticamente. • Para vectores en direcciones opuestas, restar aritméticamente. • Para dos vectores que no actúan en la misma dirección o en dirección opuesta, usar la regla del paralelogramo. • Para dos vectores con ángulos rectos entre sí, usar el teorema de Pitágoras.

Fuerza neta y vectores Fuerza neta La fuerza neta es la combinación (suma) de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto. La figura muestra cómo se combinan las fuerzas para producir una fuerza neta. • Un par de fuerzas de 5 N en la misma dirección produce una fuerza neta de 10 N. • Si las fuerzas de 5 N están en direcciones opuestas, la fuerza neta es cero (0 N). • Si 10 N de fuerza se ejercen hacia la derecha y 5 N hacia la izquierda, la fuerza neta es 5 N hacia la derecha.

EJEMPLO 07

Una caja es jalada hacia la derecha con una fuerza de 15 N y hacia la izquierda con una fuerza de 20 N. La fuerza neta sobre la caja es:

A. B. C. D.

5 N a la izquierda. 5 N a la derecha. 35 N a la izquierda. 35 N a la derecha.

EJEMPLO 08

Refiriéndose a la figura, ¿cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas? A. El vector de 50 N es la resultante de los vectores de 30 N y 40 N. B. El vector 30 N puede considerarse un componente del vector 50 N. C. El vector 40 N puede considerarse un componente del vector 50 N. D. Todas las anteriores son correctas.

La regla del equilibrio Situación 01: Sea una cuerda sosteniendo una bolsa de harina. • Dos fuerzas actúan sobre la bolsa de harina: - La fuerza de tensión en la cuerda actúa hacia arriba. - La fuerza debida a la gravedad (peso) actúa hacia abajo. • Ambos son iguales en magnitud y opuestos en dirección. - Cuando se suman, se cancelan. - Así, la bolsa de harina queda en reposo.

La regla del equilibrio Situación 02: La figura muestra a Nellie Newton colgando en reposo de un tendedero. • Sobre ella actúan las siguientes fuerzas: - Su peso (que la jala hacia abajo). - Una tensión al lado izquierdo de la soga (que jala hacia la izquierda y hacia arriba). - Otra tensión al lado derecho de la soga (que jala hacia la derecha y hacia arriba).

La regla del equilibrio • Debido a los diferentes ángulos, en cada lado de la soga habrá distintas tensiones. • Puesto que Nellie cuelga en equilibrio, las dos tensiones de la soga deben sumarse vectorialmente para igualar y oponerse a su peso. • La regla del paralelogramo muestra que la tensión en la soga a la derecha es mayor que la tensión en la soga a la izquierda.

La regla del equilibrio Condición de Equilibrio Cuando la fuerza neta sobre un cuerpo es cero (Σ 𝐹 = 0), se dice que dicho cuerpo está en equilibrio mecánico (sin cambio en su estado de movimiento). En la figura se observan las fuerzas que intervienen en el andamio que Burl y Hewitt usan para pintar. • La suma de las tensiones ascendentes es igual a la suma de sus pesos más el peso del andamio (observa cómo las magnitudes de los dos vectores ascendentes son iguales a la magnitud de los tres vectores descendentes). • La fuerza neta sobre el andamio es cero, así que se dice que está en equilibrio mecánico.

EJEMPLO 09

La regla de equilibrio, Σ 𝐹 = 0, se aplica a … A. B. C. D.

cantidades vectoriales. cantidades escalares. ambas. ninguna de las anteriores

Fuerza normal Sea un libro que yace en reposo sobre una mesa

• Las fuerzas que actúan sobre el libro son: - La fuerza debida a la gravedad (su peso) que actúa hacia abajo. - Dado que el libro está en equilibrio, debe haber otra fuerza (hacia arriba) que actúe sobre el libro para producir una fuerza neta de cero.

Fuerza normal ¿Cómo se entiende esta fuerza?

Esto se puede hacer comparando el caso de comprimir un resorte • Si tú empujas el resorte hacia abajo, puedes sentir que el resorte empuja hacia arriba sobre tu mano. • De igual modo, el libro que yace sobre la mesa comprime átomos en la mesa, que se comportan como resortes microscópicos. • El peso del libro presiona hacia abajo sobre los átomos, y ellos presionan hacia arriba sobre el libro.

Fuerza normal Fuerza normal Es la fuerza de contacto que ejerce una superficie sobre un objeto. Siempre perpendicular a la superficie. En la figura se observa un objeto sobre dos superficies. • En el primer caso la superficie es horizontal, entonces la fuerza normal sobre el objeto apunta hacia arriba. Si el objeto esta en equilibrio, para este caso la magnitud de la fuerza normal es igual a la del peso. • En el segundo caso la superficie es inclinada, entonces la fuerza normal es perpendicular a esta. Para este caso la fuerza normal y el peso están en diferentes direcciones (el peso siempre apunta hacia abajo).

EJEMPLO 10

Si te paras sobre dos balanzas de baño idénticas con un pie en cada balanza y con su peso distribuido uniformemente, cada balanza leerá … A. B. C. D.

tu peso. la mitad de tu peso. cero. más que tu peso.

Equilibrio de cosas en movimiento  El reposo sólo es una forma de equilibrio (equilibrio estático).  Un objeto que se mueve con rapidez constante en una línea recta también está en equilibrio (equilibrio dinámico).  El equilibrio es un estado de no cambio. Para comprobar si algo está o no en equilibrio hay que observar si experimenta o no cambios en su estado de movimiento. Por ejemplo observando una caja. • Si la caja esta en reposo, entonces está en equilibrio estático (sin cambio de movimiento). • Si se mueve con una rapidez constante en línea recta, está en equilibrio dinámico (note que la fuerza neta debe ser cero).

EJEMPLO 11

Una bola de boliche está en equilibrio cuando … A. B. C. D.

está en reposo se mueve constantemente en una línea recta. ambos casos. Ninguna de las anteriores.

EJEMPLO 12

El dibujo muestra el andamio de un pintor en equilibrio. La persona que está en medio del andamio pesa 500 N y las tensiones en cada soga son de 400 N. ¿Cuál es el peso del andamio?

La Tierra en movimiento  Copérnico anunció la idea de una Tierra en movimiento en el siglo XVI, el concepto de inercia no se comprendía.  Esta idea fue refutada por la gente. • Ejemplo: Si la Tierra se moviera, ¿cómo podría un pájaro saltar de una rama para atrapar un gusano? • Solución: A medida que cae y debido a la inercia, continúa moviéndose en línea recta a la rapidez de la Tierra junto con el árbol, el gusano, etc.

EJEMPLO 13

Estas viajando en un vehículo a una rapidez constante y en línea recta, entonces lanzas una moneda hacia arriba. ¿Dónde aterrizará la moneda? A. B. C. D.

Detrás de ti. Delante tuyo. En tu mano. No hay suficiente información.

Bibliografía del Curso  Hewitt, P.G. (2016). Física Conceptual (12va edición). México, D.F.: Pearson Education (Libro Texto)  Giancoli, D. (2006). Física 1: principios con aplicaciones (6ta edición). México, D.F.: Pearson Education  Serway, R. (2010). Fundamentos de Física (9na edición). México D.F.: Cengage Learning.  Ohanian, H. (2009). Física para ingeniería y ciencias (3ra edición). México, D.F.: McGraw-Hill.  Gil, S. (2001). Física re-creativa: experimentos de física usando nuevas tecnologías. Buenos Aires: Pearson Education.  Tipler, P. (2005). Física para la ciencia y la tecnología (5ta edición). Barcelona: Reverté.  Young, H. (2009). Física universitaria (12va edición). México, D.F.: Pearson Education.

Física General

Semana 01

2019-02

Seminario de problemas sobre la primera ley de Newton.

SESIÓN 03

ESPERADOS

LOGROS

 Discutir y resolver situaciones relacionados con los temas de estudio.

EJEMPLO 14

¿Qué tipo de trayectoria sigue un objeto en movimiento en ausencia de una fuerza? A. B. C. D.

Línea recta. Línea circular. Línea en zig zag. No hay suficiente información.

EJEMPLO 15

Dos fuerzas actúan sobre un paracaidista que cae en el aire: la fuerza de gravedad y la resistencia del aire. Si la caída es constante, sin ganancia ni pérdida de rapidez, entonces el paracaidista está en equilibrio dinámico. ¿Cómo se comparan las magnitudes de la fuerza gravitacional y de la resistencia del aire?

EJEMPLO 16

Usted empuja una caja a una rapidez constante en una línea recta. Si la fuerza de fricción es de 75 N, ¿cuánta fuerza le debe aplicar?

A. B. C. D.

Más de 75 N. Menos de 75 N. Igual a 75 N. No hay suficiente información.

EJEMPLO 17

Los pesos de Burl, Paul y el andamio producen tensiones en las sogas de sostén. Clasifica las tensiones en la soga izquierda, de mayor a menor, en las tres situaciones, A, B y C.

EJEMPLO 18

Nellie Newton cuelga en reposo de los extremos de la soga que se muestra. ¿Cómo se compara la lectura de la báscula con su peso?

EJEMPLO 19

Nellie cuelga inmóvil, con una mano, de un tendedero. ¿Cuál lado del tendedero, a o b, tiene mayor tensión?

EJEMPLO 20 Harry el pintor se balancea año tras año en su guindola. Su peso es de 500 N y la soga tiene un punto de rotura de 300 N, que él desconoce. ¿Por qué la soga no se rompe cuando se sostiene como se muestra a la izquierda? Un día, Harry pinta cerca de un asta de bandera y, para cambiar, amarra el extremo libre de la soga al asta en lugar de a su silla, como se muestra a la derecha. ¿Por qué Harry termina tomando sus vacaciones más pronto?

Bibliografía del Curso  Hewitt, P.G. (2016). Física Conceptual (12va edición). México, D.F.: Pearson Education (Libro Texto)  Giancoli, D. (2006). Física 1: principios con aplicaciones (6ta edición). México, D.F.: Pearson Education  Serway, R. (2010). Fundamentos de Física (9na edición). México D.F.: Cengage Learning.  Ohanian, H. (2009). Física para ingeniería y ciencias (3ra edición). México, D.F.: McGraw-Hill.  Gil, S. (2001). Física re-creativa: experimentos de física usando nuevas tecnologías. Buenos Aires: Pearson Education.  Tipler, P. (2005). Física para la ciencia y la tecnología (5ta edición). Barcelona: Reverté.  Young, H. (2009). Física universitaria (12va edición). México, D.F.: Pearson Education.

Física General

Semana 01

Sesión de aprendizaje autónomo sobre la primera ley de Newton.

2019-02

(Mínimo DOS horas dedicación exclusiva )

SESIÓN 04

de

ESPERADOS

LOGROS

 Trabajar en equipo en la solución de problemas relacionados con los temas de estudio.

EJERCICIO 01

Si jalas horizontalmente una caja con una fuerza de 200 N, ésta se desliza por el piso con equilibrio dinámico. ¿Cuánta fricción actúa sobre la caja? 0 N. 100 N. 200 N. No hay suficiente información.

C. 200 N

A. B. C. D.

EJERCICIO 02

Un andamio, que pesa 400 N, soporta dos pintores, uno de 500 N y otro de 400 N. La lectura de la báscula izquierda es de 800 N. ¿Cuál es la lectura de la báscula de la derecha?

500 N

EJERCICIO 03

Clasifica las fuerzas netas sobre los cubos, de menor a mayor, en las cuatro situaciones, A, B, C y D.

D
EJERCICIO 04

La soga sostiene una linterna que pesa 50 N. ¿La tension en la soga es menor que, igual a o mayor que 50 N? Usa la regla del paralelogramo para defender tu respuesta.

menor

EJERCICIO 05

Piensa en un libro que pesa 15 N en reposo sobre una mesa plana. I. ¿Cuántos newtons de fuerza de sostén proporciona la mesa? II. ¿Cuál es la fuerza neta sobre el libro en este caso? I. 15 N II. 0 N

EJERCICIO 06 Tres discos, A, B y C, se muestran deslizándose por el hielo con las rapideces anotadas. Las fuerzas de fricción del aire y del hielo son insignificantes. I. De mayor a menor, clasifica las fuerzas necesarias para mantenerlos en movimiento. II. De mayor a menor, clasifica las fuerzas necesarias para detenerlos en el mismo intervalo de tiempo.

I. A=B=C II. C rel="nofollow">B>A

Bibliografía del Curso  Hewitt, P.G. (2016). Física Conceptual (12va edición). México, D.F.: Pearson Education (Libro Texto)  Giancoli, D. (2006). Física 1: principios con aplicaciones (6ta edición). México, D.F.: Pearson Education  Serway, R. (2010). Fundamentos de Física (9na edición). México D.F.: Cengage Learning.  Ohanian, H. (2009). Física para ingeniería y ciencias (3ra edición). México, D.F.: McGrawHill.  Gil, S. (2001). Física re-creativa: experimentos de física usando nuevas tecnologías. Buenos Aires: Pearson Education.  Tipler, P. (2005). Física para la ciencia y la tecnología (5ta edición). Barcelona: Reverté.  Young, H. (2009). Física universitaria (12va edición). México, D.F.: Pearson Education.