Resumen clase de Ciencias Experimentales
Examen del Ceneval de enero de 2012
Lee con atención la siguiente información y responde las preguntas de abajo.
CANTIDADES FÍSICAS
Cantidad
escalar.
Solamente tienen dimensión. Ejemplos:
Cantidad Unidad Ejemplos
Masa Kilogramos (kg) 5 kg
Tiempo Segundos
(s) 24 s
Superficie metros cuadrados 3
m2
Volumen metros
cúbicos 7 m3
Cantidad vectorial. Además de la dimensión (subrayado),
tienen dirección (cursivas) y sentido (negritas). Ejemplos:
Cantidad Unidad Ejemplos
Fuerza Newton (N) 8 N eje norte sur, hacia el sur
Peso Newton (N) 120 N línea vertical, hacia abajo
Velocidad m/s 85 km/h carr. No.15 hacia Toluca
Aceleración m/s2 +25 m/s2
hacia Taxqueña, línea 2
La aceleración es el cambio de la
velocidad según varía el tiempo, +25 m/s2 significa que la velocidad
aumenta 25 m/s cada segundo.
La
magnitud o dimensión de la velocidad se llama rapidez; así, para el
ejemplo dado en el cuadro, la rapidez de la velocidad indicada en el cuadro es
de 85 km/h sin indicar ni la dirección ni el
sentido.
Si un
cuerpo aumenta o disminuye la rapidez, se tiene una aceleración positiva o
negativa, respectivamente.
Si un objeto cambia de sentido o de
dirección, aunque mantenga la rapidez, se dice que se ha acelerado.
Veamos un ejemplo:
Cinco atletas
corren a 30 m/s sobre una pista, metros adelante, el corredor A da vuelta sobre
una curva, manteniendo la rapidez de 30 m/s. El corredor B, también da vuelta
pero disminuye su rapidez a 25 m/s; el corredor C, sigue de frente sin
desviarse y aumenta su rapidez a 35 m/s; el corredor D sigue de frente, pero se
ha cansado y disminuye la rapidez a 25 m/s y el corredor E, sigue sin cambiar
su dirección y continúa de frente a la misma rapidez.
Los
corredores A, B, C y D tuvieron aceleración porque: C y D cambiaron su rapidez,
A cambio la dirección y B cambio dirección, sentido y rapidez. Solamente el
corredor E tuvo velocidad constante.
PRIMERA LEY
DE NEWTON, FUERZAS Y EQUILIBRIO
En un
terreno plano, un carrito de madera es utilizado por dos niños, uno va sentado
atrás y el otro adelante.
Acomodados
en el carro esperan moverse pero el carro no avanza, esto se debe a que “todo cuerpo tiende a mantener su estado de
reposo..” según lo dice la Primera Ley de Newton.
Para
poner en movimiento al carro, el niño que va sentado atrás decide empujar al
piloto ¡sin bajarse!, pero el carrito no
avanza nada. La fuerza es interna y nunca podrá conseguir que el carrito se
mueva.
El niño
de atrás se baja y empuja a su compañero y ahora sí consigue producir aceleración,
esto se debe a que la fuerza aplicada es una fuerza externa, y se completa la ley antes dicha: “… hasta que una fuerza rompe dicho estado”
Un
cuerpo puede estar sometido a fuerza externas o a fuerzas interna.
Cuando
un sistema de fuerza externas se anulan entre sí, se dice que su suma es cero y
tendremos lo que se conoce como equilibrio
y una característica es que la aceleración es cero (la velocidad es uniforme o constante).
Apliquemos el concepto a la siguiente
situación: Dos grupos con la misma cantidad de niños (sistema de fuerzas),
compiten a jalar una cuerda, un conjunto jala para la derecha mientras que el
otro tira hacia la izquierda. Como las fuerzas (número de niños) son iguales
pero de sentido opuesto, se anulan entre sí y la resultante es cero y por
lo tanto, ambos grupos están en equilibrio.
Si aumentamos
el número de niños en uno de los grupos, la fuerza será mayor de ese lado y
podrá mover la cuerda produciendo una aceleración.
MOMENTO DE UNA FUERZA
Las
fuerzas pueden producir un giro, llamado momento, por ejemplo, al jalar o
empujar una puerta se produce un momento (giro).
 |
| Figura 1 |
Dos
niños jugando en un sube y baja, utilizan momento para subir y bajar.
 |
| Figura 2 |
El momento o giro depende, en forma directamente proporcional, de dos elementos: la magnitud de la fuerza y de la longitud del brazo de palanca. Directamente proporcional, significa que si aumenta dos veces la fuerza, el momento aumenta dos veces; si disminuye la fuerza a la tercera parte, el giro también disminuye a la tercera parte. Si el brazo aumenta tres veces, el momento aumenta en la misma cantidad.
El brazo es la distancia que hay entre el punto donde se aplica la fuerza y el punto de apoyo (fulcro).
El brazo es la distancia que hay entre el punto donde se aplica la fuerza y el punto de apoyo (fulcro).
En la
figura de abajo hay dos momentos: el izquierdo tiene una fuerza equivalente al
peso de la masa de 6 kg con un brazo de 2 metros; y el izquierdo con una fuerza
del equivalente de 3 kg y un brazo de 4 metros.
El
momento se calcula multiplicando fuerza por brazo, tal como lo indica la
figura.
 |
| Figura 4 |
Para la
situación allí planteada, se tiene que:
F1 X b1 = F2 X b2
6 kg X 2 m = 3 kg X 4 m
12 kg m
= 12 kg m
Se observa que tienen el mismo momento y por lo tanto están en equilibrio rotacional
Se observa que tienen el mismo momento y por lo tanto están en equilibrio rotacional
Ejemplos
¿En
cuál de las siguientes situaciones hay aceleración y por qué?
a) Un caracol recorre 8 cm en 4
segundo en línea recta, para luego dar vuelta a la izquierda con una rapidez de
2 cm/s.
b) Una motocicleta se mueve sobre
una pista sin curva con una rapidez de 120 kh/h.
c) Una tortuga parte del reposo y
en 4 segundos alcanza una rapidez de 20 cm por cada 3 segundos.
Una
persona que viaja en su automóvil se queda sin gasolina justo antes de llegar a
la gasolinería y el carro se detiene a sólo unos centímetros del alcance de la
manguera de la bomba. El conductor apoya la manos sobre el tablero y, sin bajarse, lo empuja
para recorrer lo que le falta. Sin embargo no consigue impulsar al vehículo
¿Por qué?
a) Le falta fuerza
b) La fuerza es externa
c) La fuerza es interna
d) El auto es muy pesado
Para la
siguiente figura, ¿cuál es la magnitud de la fuerza desconocida?
Para la siguiente figura, determina la longitud del brazo B
5. Un mago coloca varios platos y vasos sobre una mesa cubierta por un mantel de fina seda y le avisa al público que quitará el mantel sin tocar los cubiertos de vidrio.
a) ¿Cómo podría hacerlo?
b) ¿Cómo se explica?
c) ¿Qué requisitos se necesitarían?
d) Lo podría hacer si los cubiertos fueran de cartón o plástico desechables? ¿Por qué?
6. Es una cantidad vectorial:
a) 8 kg de masa
b) 17 metros cuadrados
c) 9 N de peso
d) 50 años
Avisos
1. Ya iniciamos el periodo de inscripción para las clases del examen del Ceneval del mes de mayo de 2012. El cupo es limitado. Informes en el móvil 5539496921 o al Tel. fijo 55778357 Prof. Jorge Mondragón
2. Tenemos guías a la venta, por campo y globales.
3. A nuestros alumnos les recordamos que ya deben tener perfectamente memorizado el material correspondiente a Comunicación, Ciencias Sociales y Matemáticas.
4. Escuela de Matemáticas no tiene sucursales ni socias, no se deje engañar.
5. Ánimo, su certificado está a la vista.
Informes:
ESMAT
Teléfono 55 77 83 57
Celular Telcel: 044 55 39 49 69 21
Insurgentes Norte 1655-203
jmondragon@esmat.mx
286ceneval@blogspot.com
ceneval_sep@hotmail.com
Col. Industrial
Metro Deportivo 18 de Marzo
Prof. Jorge Mondragón A.
Carpe diem, sapere aude
 |
| Figura 5 |
Para la siguiente figura, determina la longitud del brazo B
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| Figura 6 |
5. Un mago coloca varios platos y vasos sobre una mesa cubierta por un mantel de fina seda y le avisa al público que quitará el mantel sin tocar los cubiertos de vidrio.
a) ¿Cómo podría hacerlo?
b) ¿Cómo se explica?
c) ¿Qué requisitos se necesitarían?
d) Lo podría hacer si los cubiertos fueran de cartón o plástico desechables? ¿Por qué?
6. Es una cantidad vectorial:
a) 8 kg de masa
b) 17 metros cuadrados
c) 9 N de peso
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