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Curso de Física

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Curso de Física

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  1. Curso de Física Prof. Miguel Angel Martínez Florentino

  2. Introducción • La física es una ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos naturales, en los cuales no existen cambios en la composición de la materia, como por ejemplo: • La caída de un objeto. • El movimiento de un carro. • El lanzamiento de un proyectil. • El calentamiento de un sartén. • El cambio de estado, del agua.

  3. División de la física Física Clásica Moderna Mecánica Termología Ondas Óptica Electromagnetismo Atómica Nuclear

  4. Mecánica • Es una rama de la física que se encarga de estudiar los fenómenos relacionados con el movimiento de los cuerpos. • Para su estudio se divide en: Cinemática Dinámica La cinemática se encarga de estudiar los tipos de movimiento y la dinámica se encarga de estudiar las causas que originan el movimiento.

  5. 1.- Estática • 1.1 Sistema de fuerzas • 1.2 Equilibrio estático

  6. Estática • Es la parte de la física que se encarga de estudiar las fuerzas en equilibrio. • Si sobre un cuerpo no actúan fuerzas o actúan varias fuerzas cuya resultante es cero, decimos que el cuerpo está en equilibrio. • Si un cuerpo está en equilibrio significa que está en reposo o se mueve en línea recta con velocidad constante. • Para que un cuerpo este en equilibrio la fuerza resultante es cero.

  7. Sistema de fuerzas • Un sistema de fuerzas esta representado por un arreglo de vectores :

  8. Componentes ortogonales • Las componentes ortogonales son las proyecciones de los vectores fuerza hacia los ejes coordenados de un sistema de coordenadas rectangulares; es decir: • Las componentes ortogonales de F1 son: Fx1= |F1|cosa y Fy1= |F1|sena. • Donde |F1|se le conoce como la magnitud del vector F1que se define como: • Y a es el ángulo que forma el vector F1 con respecto el eje horizontal positivo.

  9. Vector resultante de un sistema de fuerzas • El vector resultante de un sistema de fuerzas se representa por R y su magnitud por |R|o simplemente R. • Donde Rx = Fx1 + Fx2 + Fx3 Ry = Fy1+ Fy2 + Fy3 tal que : R=(Rx, Ry)

  10. Angulo del vector resultante • El ángulo del vector resultante se obtiene utilizando la función trigonométrica tangente, es decir: Tal que

  11. Ejercicios • 1.- Dadas las componentes rectangulares de un vector, encontrar el vector resultante por el método analítico encuentre también el ángulo que forma la resultante con respecto al eje horizontal. • A)= (40, 30), 53.130° • B) = (30, 40), 53.130° • C) = (30, 40), 90° • D) = (30, 40), 45°

  12. 2.- Dos niños sostienen una piñata cuyo peso es de 196 N, formando un ángulo de 120° con ambas cuerdas, como se muestra en la figura. Calcular la fuerza aplicada por cada niño. • A) 140 N • B) 169 N • C) 392 N • D) 196 N

  13. 3.- Encuentre el vector resultante de sumar los vectores = (10.0 N, 25°), =(15.0 N , 340°), =(20.0 N, 190°). Da tu respuesta usando la notación convencional (R, θ). • A) (5.58 N, 52.0° ) • B) (9.20 N, 52.0° ) • C) ( 5.58 N, 308° ) • D) ( 9.20 N, 308° )

  14. Cinemática • Movimiento en una dimensión. • Movimiento en dos dimensiones.

  15. Movimiento en una dimensión. Los movimientos en una dimensión son: • Movimiento con velocidad constante. Es aquel en el que la velocidad de un cuerpo no cambia con respecto al tiempo. • Movimiento con aceleración constante. Es aquel en el que la aceleración de un cuerpo no cambia con respecto al tiempo.

  16. Descripciones del movimiento • Velocidad promedio: es el desplazamiento (X) que ocurre durante el intervalo de tiempo t. Matemáticamente se escribe: • Velocidad instantánea: es el desplazamiento que ocurre durante un intervalo de tiempo, cuando este tiende a cero. Matemáticamente se escribe: Aceleración promedio: es el cambio de la velocidad (v) en el intervalo de tiempo (t). Matemáticamente se escribe como:

  17. Ecuaciones cinemática • Las ecuaciones de cinemática más comunes son:

  18. Ejercicios. 1.-¿A qué distancia viaja hacia adelante un automóvil que se mueve a razón de 88 km/h, durante 1 s de tiempo, que es lo que le toma ver un accidente al lado de la carretera? A) 24.4 m B) 24.4 km C) 42.4 m D) 88 km

  19. 2.- El lanzador de los Medias Rojas de Boston, Roger Clemens, lanzo, una bola rápida a una velocidad horizontal de 160 km/hr, según fue verificado con una pistola de radar. ¿Qué tanto le tomó a la bola llegar a la base de meta, que está a una distancia de 18.4 m? • 4.2 hr • 0.42s • 81 s • 81 hr

  20. 3.- Carl Lewis corre los 100 metros planos en aproximadamente 10 s, y Bill Rodgers corre el maratón en aproximadamente 2h 10 min. A) ¿Cuáles son sus promedios de velocidad? • 10 m/s y 5.83 m/s • 10 m/s y 21000 km/hr • 10 m/s y 5.38 m/s • 10 m/s y 5.38 km/hr

  21. 4.- La posición de una partícula que se mueve a lo largo del eje x está dada en centímetros por x(t)= 9.75 + 1.50t3, donde t está en segundos. Calcúlese la velocidad instantánea a los 3 segundos. • 0. 405 m/s • 40.5 m/s • 405 m/s • 405 cm/s

  22. 5.- Una partícula tenía una velocidad de 18 m/s en dirección del eje x positivo y 2.4 segundos más tarde su velocidad era de 30 m/s en la misma dirección. ¿Cuál fue la aceleración promedio de la partícula durante este intervalo de tiempo de 2.4 s? • 50 m/s2 • 0.5 m/s2 • 5m/s • 5 m/s2

  23. 6.- Un Jumbo de propulsión a chorro necesita alcanzar una velocidad de 360 km/h sobre la pista para despegar. Suponiendo una aceleración constante y una pista de 1.8 km de longitud, ¿Qué aceleración mínima requiere partiendo del reposo? R R= 7.- La cabeza de la serpiente de cascabel puede acelerar a razón de 50 m/s2 al atacar a su victima. Si un automóvil lo hiciera también, ¿Cuánto le tomaría llegar a una velocidad de 1oo km/h desde el reposo? R= 8.- Los frenos de un automóvil son capaces de crear una desaceleración de 5.18 m/s2. Si usted va a 120 km/h y de pronto ve un patrullero, ¿ Cuál es el tiempo mínimo en el cual puede usted hacer que su automóvil baje a la velocidad límite de 55 km/h?

  24. Caída libre La caída libre es otro tipo de movimiento acelerado, cuyas ecuaciones que gobiernan son las mismas que se definieron hace un rato, sin embargo en este movimiento se contempla que la velocidad inicial es cero y que el movimiento hacia abajo es positivo. También se contempla que la aceleración que actúa en este fenómeno es la gravedad, g= 9.81 m/s2.

  25. 1.- Una piedra se deja caer desde la azotea de un edificio y tarda en llegar al suelo 4 seg. Calcular: a) La altura del edificio b) La velocidad con que choca en el suelo 2.- Caen gotas de lluvia desde una nube situada a 1700 m sobre la superficie del suelo. Si no fueran retenidas por las resistencia del aire, ¿A qué velocidad descenderían las gotas cuando llegan al suelo? ¿Sería seguro caminar en el exterior durante una tormenta? 3.- Un cable que soporta a un elevador desocupado de una construcción se rompe cuando el elevador está en reposo en la parte más alta de un edificio de 120 m de altura. A) ¿A qué velocidad golpearía el elevador el terreno? B) ¿Cuánto tiempo transcurrió en la caída?

  26. 4.- a)¿A qué velocidad debe ser arrojada una pelota verticalmente hacia arriba con objeto de que llegue a una altura máxima de 53. 7 m? b) ¿Cuánto tiempo estuvo en el aire? 5.- Una roca es arrojada desde un acantilado de 100 m de altura, ¿Cuánto tiempo tarda en caer a) los primeros 50.0 m y b) los segundos 50.0 m? 6.- Una pelota es arrojada hacia arriba tarda 2. 25 s en llegar a una altura de 36.8 m. a) ¿Cuál fue su velocidad inicial? b) ¿Cuál es su velocidad a esta altura? c) ¿Cuánta más altura alcanzará la pelota?