Estudio de los movimientos Objetivos didácticos

• Conocer y distinguir las distintas clases de movimientos.

• Utilizar adecuadamente las diferentes unidades que se usan en el estudio de los movimientos.

• Analizar las consecuencias del exceso de velocidad y valorar la importancia de la educación vial y el respeto a las normas de circulación.

Contenidos

Conceptos

• Movimiento rectilíneo uniforme (MRU). • Movimientos con aceleración constante.

• Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA). • Movimientos compuestos.

• Movimiento parabólico.

• Movimiento circular uniforme (MCU).

• Movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA).

Procedimientos

• Expresión de la ecuación del movimiento de un MRU y de un MRUA. • Representación gráfica de la velocidad y de la posición en función del

tiempo para un MRU y para un MRUA. • Composición de movimientos.

• Expresión de la velocidad y la posición en movimientos compuestos. • Expresión de la velocidad angular y del ángulo girado en un MCU y en un

MCUA.

• Resolución de ejercicios y problemas relativos al estudio de diferentes tipos de movimientos.

Valores

• Reconocimiento de la importancia de mantener la distancia mínima de seguridad entre vehículos y de vigilar el buen estado de los frenos para evitar accidentes.

• Valoración de la importancia del orden, la claridad y la limpieza en la presentación de informes, tablas y gráficas.

La primera página de la unidad contiene una imagen acompañada de un texto que nos muestra las distintas posiciones de una pelota y las relaciona con el estudio del movimiento.

Los Objetivos detallados en la presentación de la unidad muestran las capacidades que se pretende que el alumno/a desarrolle a lo largo de la unidad.

En la Preparación de la unidad, se recuerdan conceptos principales en el estudio de un movimiento y se proponen actividades que permiten poner en práctica conocimientos adquiridos anteriormente, necesarios para abordar la unidad.

Un esquema muestra la organización de los contenidos de la unidad.

1. Movimiento rectilíneo uniforme

• Se describe el movimiento rectilíneo uniforme (MRU) a partir de una figura que representa las distancias recorridas por un ciclista en intervalos regulares de tiempo. Esta descripción incluye la ecuación del movimiento y las gráficas de la velocidad y la posición en función del tiempo.

• Un ejemplo resuelto propone encontrar la posición y el instante en que se encuentran dos vehículos que efectúan un MRU.

2. Movimientos con aceleración constante

• Se ilustran algunos ejemplos de movimientos con aceleración constante y se deducen las ecuaciones de la velocidad y la aceleración de este tipo de movimientos.

• Se muestra la vida de Galileo y sus contribuciones al desarrollo de la ciencia.

• Se describe el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) a partir de una figura que representa las distancias recorridas por un avión en intervalos regulares de tiempo durante su despegue. Esta descripción incluye la ecuación del movimiento y las gráficas de la velocidad y la posición en función del tiempo. Un ejemplo resuelto propone encontrar la distancia recorrida por un coche en un adelantamiento y su velocidad final.

• A continuación, se estudia el movimiento vertical de los cuerpos como un MRUA de particular interés, distinguiendo tres casos: lanzamiento vertical hacia abajo, caída libre y lanzamiento vertical hacia arriba. Varios ejemplos resueltos proponen hallar algunos parámetros, como la posición, la velocidad y el tiempo transcurrido en un lanzamiento vertical hacia arriba y en un lanzamiento vertical hacia abajo, o representar gráficamente la posición de dos objetos que efectúan un MRUA y determinar la posición y el instante en que se encuentran.

• Se ofrece el acceso a una página de Internet en la que en un applet se puede simular la caída libre de distintos cuerpos en distintas condiciones.

• Se muestran ejemplos de movimientos habituales en la naturaleza que son la combinación de dos o más movimientos simples, y se explica la manera de proceder para analizar el movimiento en estos casos. En particular, se estudian dos movimientos compuestos de especial interés: • Se ilustra el movimiento compuesto por dos MRU perpendiculares

mediante el movimiento de una barca que cruza un río sometida a la corriente del agua y se determinan su velocidad, su posición y la ecuación de su trayectoria.

• Se presenta una página de Internet en la que se realizan simulaciones de distintas situaciones de composición de movimientos.

• Se analiza el movimiento parabólico como un movimiento compuesto por un MRU horizontal y un MRUA vertical, y se explica la manera de proceder para hallar la velocidad y la posición de este tipo de movimiento. También se analizan sus parámetros característicos: tiempo de movimiento, alcance y altura máxima.

• Se indican dos direcciones de Internet en las que, dadas las características de un movimiento parabólico, se puede observar su trayectoria.

4. Movimiento circular

• A partir del giro de una noria, se introducen las magnitudes angulares: velocidad angular y aceleración angular, tanto medias como instantáneas, y se relaciona la velocidad angular con la velocidad lineal.

• A continuación, a partir de una figura que representa los ángulos girados por un disco en un tocadiscos en intervalos regulares de tiempo, se describe el movimiento circular uniforme (MCU) y se deduce la ecuación del movimiento. Un ejemplo resuelto propone hallar la velocidad angular, la velocidad lineal de un punto de la periferia y el número de revoluciones dadas por un disco que gira con MCU.

• Seguidamente, a partir de una figura que representa los ángulos girados por la rueda de un coche en intervalos regulares de tiempo a partir del momento en que éste arranca, se describe el movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA) y se deducen las ecuaciones de la velocidad angular y del ángulo girado. Un ejemplo resuelto propone determinar la velocidad angular inicial, el número de vueltas dadas y las componentes intrínsecas de la aceleración de un punto de la periferia de un volante que gira y es detenido por un freno.

En el apartado Ciencia y sociedad se trabajan contenidos referentes a la enseñanza transversal de Educación vial:

• Se analizan algunas causas de los accidentes de tráfico.

• Se estudian la distancia de parada de un vehículo y los factores de los que depende.

• Se insiste en la importancia de mantener la distancia mínima de seguridad entre vehículos para evitar accidentes.

En Resolución de ejercicios y problemas se pretende que el alumno/a profundice y adquiera destreza ejercitándose en estas actividades a partir de la observación de modelos y en la posterior puesta en práctica de las técnicas aprendidas. Para ello se propone:

• A partir de una gráfica que representa las distintas etapas de un movimiento, determinar el tipo de movimiento, la aceleración y la distancia recorrida en cada tramo.

• En el caso de un balón que ha sido lanzado desde el suelo con una velocidad y una inclinación determinadas, averiguar si superará un muro situado a una distancia dada, si chocará con él o si caerá al suelo antes de llegar a dicho muro. Calcular también la altura a la cual choca contra el muro (si impacta con él) o bien el alcance del balón (en caso contrario). • Hallar la velocidad angular de las ruedas de una furgoneta, su aceleración

angular y el número de vueltas que dan en un tiempo dado, en el caso de que la furgoneta circule a velocidad constante durante una primera etapa y posteriormente acelere en una segunda etapa.

En Ejercicios y problemas se incluye un número de ambos para comprobar y consolidar los conocimientos adquiridos en la unidad y aplicarlos a nuevas situaciones. Estos ejercicios van acompañados de la solución para favorecer el proceso de autoevaluación.

Prácticas de laboratorio

Para el trabajo experimental y como complemento de los contenidos procedimentales y actitudinales, se recomienda la realización de varias prácticas: «Péndulo simple. Determinación de la aceleración de la gravedad», del final del Libro del alumno, y «Caída de una bola por un plano inclinado, del cuaderno Prácticas de laboratorio de Física y Química (1.º de Bachillerato).

Evaluación

• Comparar los movimientos rectilíneo uniforme y rectilíneo uniformemente acelerado y analizar las semejanzas y diferencias entre ellos.

• Hallar el vector de posición en función del tiempo para un móvil que se encuentra a 20 m del origen de las coordenadas y que se acerca a él a una velocidad constante de 4 m/s. Representar la gráfica posición-tiempo del movimiento.

Calcular la velocidad y la aceleración finales de un motorista que parte del reposo y durante 5 s mantiene una aceleración constante de 5 m/s2. Representar las gráficas velocidad-tiempo y posición-tiempo del movimiento.

• Determinar qué tipo de movimiento realizan los siguientes cuerpos: a) una canica cuando se la deja caer libremente desde una altura determinada; b) la moneda lanzada verticalmente hacia arriba por el árbitro de un partido de fútbol en el sorteo de campo.

• Determinar si una lancha motora que desarrolla una velocidad de 72 km/h, situada a 12 m de la orilla y a 9 m del borde de una catarata, conseguirá ganar la orilla si la velocidad de la corriente es de 4 m/s.

• Efectuar ejercicios para comprobar si el alumno es capaz de determinar diferentes parámetros en un movimiento parabólico.

• Hallar la velocidad lineal de un punto de la periferia y el número de vueltas efectuadas en 15 min por las aspas de un molino si éstas tienen 10 m de longitud y realizan 12 revoluciones por minuto.

• Calcular la aceleración angular de un disco que aumenta su velocidad angular de 10 rev/min a 45 rev/min en 0,5 s.

• Citar tres de las causas más frecuentes de los accidentes de tráfico y proponer alternativas para evitarlos.

UNIDAD 4. Fuerzas