1.- Cómo se detecta el movimiento?

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Física y Química 4º de ESO El movimiento UD 1

1.- ¿Cómo se detecta el movimiento?

1. ¿Cuándo decimos que un cuerpo está en movimiento?

2. Un tren avanza por una vía rectilínea. En su interior Carlos y Ana se encuentran sentados en sus asientos, mientras que su amiga común, Beatriz los observa desde el andén.

a) Para Ana, su amigo Carlos ¿se encuentra en reposo o en movimiento? Razona tu respuesta.

b) Para Beatriz, sus amigos Carlos y Ana, ¿se encuentran en reposo o en movimiento? Razona tu respuesta.

3. ¿Por qué decimos que el movimiento es relativo?

4. Define:

a) Sistema de referencia.

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5. ¿Cómo se mide la posición de un cuerpo?

6. ¿Qué es un vector?

7. Define el módulo, la dirección y el sentido de un vector.

8. ¿Qué es la trayectoria?

9. ¿A qué se llama desplazamiento?

10. Indica la diferencia que existe entre trayectoria y desplazamiento.

11. Un autobús parte de la parada de la plaza del Arenal y al cabo de un tiempo vuelve a la misma habiendo aumentado su cuentakilómetros en 3 km. ¿Cuál ha sido su desplazamiento? Justifica tu respuesta.

12. ¿Es lo mismo desplazamiento que espaciorecorrido o distancia recorrida?

13. Un coche parte del kilómetro 40 de un determinado lugar y, al llegar al kilómetro 80, retrocede hasta el kilómetro 25. Calcula el desplazamiento y el espacio o distancia recorrida por el coche.

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2.- Velocidad

15. ¿A qué se llama velocidad? ¿Cuál es su expresión matemática?

16. Indica algunas unidades de velocidad. No olvides la unidad de velocidad en el Sistema Internacional.

17. Ordena en orden creciente las siguientes velocidades:

a) 15 m/s b) 72 km/h c) 120 cm/s d) 12000 m/h 18. Ordena en orden creciente las siguientes velocidades:

a) Un camión que circula a 25 m/s. b) Una moto que se mueve a 48 km/h.

c) Una ciclista que circula en pista a 1400 cm/s. d) Un automóvil que se desplaza a 360 m/min. 19. Ordena de mayor a menor las velocidades:

a) Un pájaro que recorre 10 km en 20 minutos. b) Un atleta que recorre 100 m en 10 segundos.

c) Un barco que recorre una milla marina en media hora. (Dato: 1 milla marina = 1852 metros)

20. ¿Cuáles de los siguientes vehículos serán fotografiados por el radar de la policía de tráfico para ser multados cuando circulan por una autopista donde la velocidad máxima permitida es de 120 km/h? a) Un automóvil que viaja a 1500 m/min.

b) Un autobús que se mueve a 2 km/min. c) Una moto con una velocidad de 40 m/s.

d) Un camión circulando a 70 millas/h. (Dato: 1 milla = 1609 m).

21. ¿A qué llamamos tiempo de reacción?

22. ¿Cuál es el tiempo de reacción medio de un adulto?

23. Cuando un coche circula por una carretera debe guardar una cierta distancia de seguridad. ¿De qué depende esta distancia de seguridad?

24. Indica la distancia de seguridad que debes guardar si circulas por una carretera a una velocidad de: a) 50 km/h

b) 90 km/h c) 120 km/h d) 140 km/h

Velocidad media y velocidad instantánea

25. La liebre y la tortuga salen simultáneamente de un mismo lugar. La liebre, confiada en su rapidez, descansa en el camino varias veces mientras que la tortuga camina lentamente sin descansar. Al cabo de una hora ambos corredores llegan a la meta en el mismo instante. ¿Cuál de los dos corredores crees que ha llevado durante la carrera mayor velocidadmedia? Justifica tu respuesta.

26. Nos desplazamos desde Torrelodones (Madrid) hasta Benavente (Zamora). La distancia que separa estas dos poblaciones es de 237 km. Este trayecto se hace casi todo por autovía, en la que la velocidad máxima permitida es de 120 km/h. Si tardamos 2 h y 30 min en recorrer los 237 km que separa ambas ciudades, ¿cuál ha sido la velocidad media de este viaje?

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27. Define la velocidad media. Escribe la expresión matemática que te permita determinar la velocidad media de cualquier móvil.

28. Viajamos en un coche y en dos horas y media, el cuentakilómetros pasa de 49500 km a 49847 km. ¿Cuál ha sido su velocidad media? Expresa el resultado en km/h y en el S.I.

29. Calcula la velocidad media para cada uno de los récords mundiales masculinos de atletismo: Longitud de la pista (m) Tiempo empleado (s) Velocidad media (m/s) Velocidad media (km/h)

60 6,39

100 9,77

200 19,32

400 43,18

30. El autobús de la empresa “Comes” puede cogerse en Jerez a las 12 horas y llegar a las 12.30 a Cádiz, que está a 38 km. ¿Qué velocidad media ha llevado? Expresa el resultado en km/h y en el S.I.

31. Ramón va en bicicleta de Jerez al El Puerto de Santa María, y recorre 20 km. Hace el recorrido de ida en ½ de hora y el de vuelta en ¾ hora.

a) ¿Qué velocidad media hizo en la ida? b) ¿Qué velocidad media hizo en la vuelta?

c) ¿Cuál fue la velocidad media en todo el recorrido?

32. La velocidad de la luz = 300 000 000 m/s. ¿Qué espacio recorre la luz en un minuto? 33. ¿Qué tiempo invertirá un tren de alta velocidad en recorrer 1 000 km, si se

desplaza a una velocidad media de 220 km/h?

34. ¿Define la velocidad instantánea. ¿Puede coincidir la velocidad media y la velocidad instantánea de un móvil?

3.- Movimiento rectilíneo uniforme (MRU)

35. Un ciclista marcha por una carretera recta y horizontal. Un observador va midiendo sus posiciones y el tiempo que tarda en llegar a las mismas. Al cabo de un tiempo los datos obtenidos por el observador se resumen en la siguiente tabla:

Tiempo (s) 0 10 20 30 40 50 60

Posición (m) 0 100 200 300 400 500 600

a) Representa la gráfica x-t. Escribe después la ecuación entre ambas variables, expresa esta ecuación en el lenguaje científico verbal y determina el valor de la constante, con su unidad y significado físico.

b) Calcula la velocidad media del ciclista, la velocidad durante los diez primeros segundos y la velocidad durante los diez últimos. Compara estos valores con el valor de la constante encontrada anteriormente, ¿qué conclusiones obtienes?

c) Calcula el espacio recorrido en los diez primeros segundos y en los diez últimos, ¿qué conclusión obtienes?

d) Representa en los mismos ejes, las gráficas x-t, correspondientes a un ciclista, un galgo y una mosca que hicieran un mismo recorrido de 600 m. Obtén algunas conclusiones de la comparación de las tres gráficas.

Datos: velocidad de la mosca = 18 km/h = 5 m/s velocidad del galgo = 90 km/h = 25 m/s

36. Un móvil parte de un punto situado a una distancia de 2 metros con respecto al origen de coordenadas y lleva una velocidad constante de 5 m/s.

a) Representa la gráfica posición tiempo para este movimiento. b) Representa la gráfica velocidad tiempo para este movimiento.

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37. Realiza un repaso de los conocimientos adquiridos y resume todo referente al movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U.).

38. Ordena los móviles de la gráfica 1 según su velocidad (de mayor a menor).

39. Determina las características del movimiento en cada uno de los tramos de las gráficas 2, 3 y 4.

40. Un guepardo se mueve con una velocidad de 110 km/h durante 100 m. a) ¿Cuánto tiempo tarda en recorrer esa distancia?

b) ¿Cuánto tiempo tardaría en recorrer esa distancia un avestruz que corre a 67 km/h? c) ¿Y un campeón olímpico que corre con una velocidad de 10 m/s?

Movimientos de dos móviles

41. Dos automóviles circulan por un tramo recto de autopista, con las velocidades respectivas de 36 km/h y 108 km/h.

a) Si ambos viajan en el mismo sentido y están separados 1 km, determina el instante y la posición en que el coche que va más rápido alcanza al otro.

b) Si se mueven en sentido opuesto, e inicialmente están separados 1 km, determina el instante y la posición cuando se cruzan.

t (s) 0 10 20 30 40 50

SA (m) 0 300 600 900 1200 1500

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42. El cartero te ha llevado a tu casa una carta confundida, cuando te das cuenta está a 200 m y sales a buscarlo en tu bicicleta. Si el anda a una velocidad de 6 km/h y tú vas en la bicicleta a 25 km/h:

a) Dibuja en los mismos ejes las gráficas posición-tiempo de ambos movimientos. b)¿Cuál es tu posición cuando le alcanzas?

c) Dibuja en los mismos ejes las gráficas velocidad-tiempo de ambos movimientos.

t (s) 0 2 4 6 8 10

SA (m)

SC (m)

43. Dos trenes parten en sentidos opuestos de dos estaciones separadas una distancia de 20 km. Uno de ellos es de mercancías y avanza a 50 km/h, y el otro que es de pasajeros se mueve a 90 km/h.

a) Dibuja en los mismos ejes las gráficas posición-tiempo para los dos trenes. b) Marca el instante y la posición en que se cruzan.

c) Escribe las ecuaciones de movimiento de los dos trenes y calcula numéricamente la posición y el tiempo cuando se cruzan.

44. En el momento de cometer un robo, un “caco” es visto por un policía que se encuentra a 100 m de distancia. El ladrón sale corriendo a 18 km/h y el policía le persigue a 27 km/h. El “caco” tiene un cómplice con una moto a 500 m. ¿Conseguirá el policía detener al ladrón?

45. Las gráficas posición-tiempo de la figura 1 representan los movimientos de dos coches A y B.

a) ¿Hay algún instante en el que ambos tengan la misma velocidad? Explica por qué has llegado a esa conclusión.

b) ¿Hay algún instante en el que un coche se esté cruzando con el otro? ¿Qué coche tiene mayor velocidad en ese momento? Explica tus respuestas.

c) Si hay algún instante en el que los dos coches estén en la misma posición, ¿han recorrido distancias iguales para llegar hasta allí desde el instante t=0? Si son distintas. Explica tu respuesta.

46. Repite la actividad anterior con los datos recogidos en la figura 2.

47. Villarriba y Villabajo están separadas po 12'5 km. Ignacio, que vive en Villarriba, llama a Alejandro, que vive en Villabajo y deciden coger sus bicis para encontrarse en el camino entre los pueblos. Según lo acordado, Ignacio sale a las once en punto y pedalea a la velocidad de 10 m/s. Alejandro tiene que terminar de recoger la cocina; por eso no puede salir hasta las once y diez, y su bici no le permite ir a más de 8 m/s. Calcula donde se encuentran y a qué hora.

4. Aceleración

48. En ocasiones has oído decir a alguien: “acelera”. ¿Qué es lo que quiere decir con ello? 49. ¿Qué es la aceleración? Indica su unidad en el S.I.

50. Indica otras unidades en las que se pueda expresar una aceleración. 51. Indica el significado físico de los siguientes datos:

a) Un móvil tiene una aceleración de 2 m/s2

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52. Calcula la aceleración de un automóvil que pasa de una velocidad de 30 km/h a otra de 120 km/h en 10 segundos. Expresa el resultado en el S.I. y en km/h2.

53. Un camión circula por una carretera con una velocidad de 25 m/s. En 3 segundos su velocidad pasa a ser 20 m/s. ¿Cuál ha sido su aceleración?

54. ¿Qué aceleración experimenta el coche de Rocío si en 2 min pasa de 60 km/h a 100 km/h? Expresa el resultado en m/s2.

5. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA)

55. Características y ecuaciones del MRUA

56. Un coche se mueve a 20 m/s y acelera constantemente a 0,2 m/s2. ¿Qué velocidad tendrá al cabo de

un minuto?

57. Calcula la velocidad final de un móvil que comienza con una velocidad inicial de 3 m/s y acelera con una aceleración media de 2 m/s2, durante 5 s.

58. Partiendo del reposo, un bólido de Fórmula 1 puede alcanzar una velocidad de 170 km/h en 10 s. Calcula la aceleración del bólido. 59. ¿Será la frenada de un coche una aceleración?

60. Completa la siguiente frase: “En física acelerar significa... la velocidad, bien sea... o...” 61. La moto de Juan Carlos circula a 72 km/h y se detiene en 10 segundos. ¿Cuánto vale su aceleración?

¿Cómo se interpreta el signo obtenido?

62. ¿Cuál es la aceleración de un coche que circula a 108 km/h y que tarda 6 segundos desde que empieza a frenar hasta que se detiene? Explica el significado del valor obtenido.

63. En la salida del Gran Premio de motociclismo de Jerez de la Frontera, el piloto Alex Crivillé que ocupa la primera posición en la “parrilla de salida” monta una máquina capaz de acelerar constantemente a 3 m/s2. El semáforo cambia a verde y se inicia la

salida.

a) ¿Qué velocidad poseerá Alex Crivillé a los 10 segundos de iniciada la carrera?

b) ¿Cuánto tiempo tardará en alcanzar la velocidad de 216 km/h si mantiene constante su aceleración?

64. Uno de los cronometradores oficiales del gran premio mide la velocidad con que rueda uno de los participantes a los 3 segundos de iniciada la carrera, obteniendo un valor de 7,5 m/s. ¿Cuánto vale su aceleración, supuesta constante?

65. Debido al desgaste de los neumáticos, el corredor que ocupó la primera posición no puede acelerar por encima de 2 m/s2. Si a la salida de una curva se mueve con una velocidad de 20 m/s, ¿con qué

velocidad se moverá 3 segundos más tarde?

66. Un Boeing 727 necesita alcanzar como mínimo una velocidad de 360 km/h para iniciar el despegue. Si estando parado comienza a rodar y tarda 25 segundos en despegar:

a) Determina la aceleración, supuesta constante, que proporcionan los motores del avión.

b) Calcula la longitud mínima que ha de tener la pista de aterrizaje.

67. Un coche arranca con aceleración constante de 3 m/s2.

a) ¿Cuál será la velocidad a los 5 segundos de iniciarse el movimiento? b) ¿Qué distancia habrá recorrido en esos 5 segundos?

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MOVIMIENTOS DE CAÍDA LIBRE

68. Desde uno de los pisos de un edificio, que está a 45 m del suelo, cae una maceta. Calcula: a) El tiempo que tarda en llegar al suelo.

b) La velocidad que tiene en ese momento.

69. Se deja caer una pelota desde el borde inferior de una ventana que dista 40 m del suelo. ¿Cuánto tiempo tardará en llegar al suelo?

70. Un cuerpo cae desde una altura de 20 metros y tarda 2 segundos en llegar al suelo. ¿Ha tenido la misma velocidad durante todo el recorrido?

71. Desde lo alto de un edificio se nos caen al mismo tiempo un destornillador y un tornillo pequeño. a) ¿Cuál llegará antes al suelo? Explica la respuesta.

b) Suponiendo que el destornillador tarda 3 segundos en caer, ¿cuál es la altura del edificio?

72. Desde la Torre de Pisa dejamos caer dos cuerpos de distinta masa. ¿Cuál llegará antes al suelo? ¿Habrá mucha diferencia?

73. Un objeto que se ha dejado caer desde un tercer piso tarda 1 segundo en llegar al suelo. ¿Desde qué altura ha caído?

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