Teniendo en cuenta los
estándares básicos de
competencias se proponen
cuatro componentes para la
evaluación de la física:
mecánica clásica,
MECÁNICA CLÁSICA
El surgimiento de la mecánica newtoniana
conlleva importantes preguntas como:
¿respecto a quién o a qué se mueve un
cuerpo? ¿Por qué cambia su movimiento? ¿Es
ésta una de sus
características intrínsecas?
En este componente se ve el carácter
direccional de algunas magnitudes físicas
involucradas en el análisis del movimiento de
un cuerpo (posición, velocidad, cantidad de
movimiento, fuerza, aceleración y energía), lo
que implica el establecimiento de un sistema
de referencia respecto al cual éstas deben
TERMODINÁMICA
• El problema fundamental de esta disciplina es
predecir el estado de equilibrio termodinámico
de un sistema después de levantar una ligadura interna. En términos menos complejos puede
afirmarse que su objeto tiene que ver
principalmente con las relaciones entre la
energía interna, la temperatura, el volumen, la presión y el número de partículas de un
EVENTOS ONDULATORIOS
• Los eventos ondulatorios requieren un sistema de
referencia y deben describirse en términos de velocidad de fase, fase, frecuencia, amplitud de la onda y valor de la ecuación de onda para un instante o punto determinado.
• Este componente hace referencia a las
interacciones onda-partícula y onda-onda, de manera que se aborden los fenómenos de
reflexión, refracción, difracción, polarización e interferencia,
• en relación con el principio de superposición. Aquí
se incluye el análisis de los modelos ondulatorios de la luz y del sonido.
• El componente remite, en síntesis, al análisis de
la ecuación de onda, a partir de la cual es posible detenerse en el tiempo y analizar la función de la posición, o ubicarse en un punto específico y
EVENTOS ELECTOMAGNÉTICOS
•Este referente incluye la caracterización de la carga
eléctrica de un sistema (su naturaleza e ilustración
gráfica, entre otros), los procesos mediante los cuales es posible cargarlo, además del análisis básico de las
particularidades atractivas y repulsivas de las fuerzas eléctricas y magnéticas (variación inversa con el
cuadrado de la distancia y dependencia directa de la carga).
•También involucra las nociones de campo y potencial
eléctrico, así como las condiciones necesarias para generar una corriente eléctrica (nociones de
Ec = ½ m . v2
E
p= m . g . h = P . h
A
F
P
B = fVfg
h g S g F hidr P g h S g F h S V V m V m mg g F
Dos esferas (1 y 2) con cargas iguales se encuentran sobre una superficie lisa no conductora y están atadas a
un hilo
no conductor. La esfera 1 está fija a la superficie. Al
cortar el hilo, la gráfica de aceleración contra x de la
La gráfica cualitativa de la distancia recorrida por
REPRESENTACIÓN DE FUERZAS
v
Hay dos tipos de magnitudes: ESCALARES y VECTORIALES
Las magnitudes ESCALARES quedan determinadas mediante una cantidad y su unidad correspondiente:
L (Longitud) = 12’35 m m (Masa) = 5’678 kg
d (Densidad) = 3’4 g/cm3
Las magnitudes VECTORIALES necesitan de otras características más:velocidad, aceleración, fuerzas, etc. Por ello, se representan mediante VECTORES (segmentos de recta que están orientados). Encima del símbolo de la magnitud dibujaremos una pequeña flecha para indicar que se trata de una magnitud vectorial:
MÓDULO
El MÓDULO viene dado por la longitud de la flecha. El módulo es proporcional a la intensidad de la fuerza.
Al representar las fuerzas usaremos una escala similar a la utilizada en los mapas, por ejemplo, 1 centímetro en el papel equivaldrá a 1 Newton de fuerza (1 cm:1 N).
3 cm
DIRECCIÓN
La DIRECCIÓN es la recta sobre la que se aplica la fuerza. Viene expresada por el ángulo que forma la recta con la horizontal: 0º (horizontal), 30º, 47º, 90º (vertical), 130º, 249º, etc.
45º
- 100º = 260º 120º
- 30º = 330º
!OJO! En el S.I. la unidad de ángulo es el RADIÁN:
SENTIDO
El SENTIDO indica hacia dónde se aplica la fuerza. En una misma dirección existen dos sentidos posibles.
45º
Sentido hacia arriba, hacia la derecha o ascendente
Sentido hacia abajo, hacia la izquierda o
Para componer dos o más fuerzas existen dos métodos, aunque no siempre aplicaremos ambos. Son:
Gráfico
Se colocan las fuerzas una a continuación de la otra respetando sus
correspondientes direcciones y sentidos (“se transportan”). La resultante será el vector determinado por el punto de aplicación inicial y el extremo del último vector dibujado. Cuando se aplica a dos vectores se le suele llamar también “método del paralelogramo”; para más de dos vectores, “método del polígono”. Seguro que eres capaz de deducir el porqué…
COMPOSICIÓN DE FUERZAS
Resultante R
Numérico
a) Misma dirección
a.1) Mismo sentido: se suman los módulos de los vectores a componer. 1 F 2 F 1
F F2
F1 F2 R
Numéricamente:
SERA POSITIVO SI SU SENTIDO ES HACIA LA DERECHA O HACIA ARRIBA, Y NEGATIVO SI SU
SENTIDO ES HACIA LA IZQUIERDA O HACIA ABAJO.
a) Misma dirección
1
F
a.2) Sentidos contrarios: se restan los módulos de los vectores a componer. 2 F 1 F 2 F Numéricamente:
R = F1 - F2
b) Distinta dirección
1 F 2 2 2 12 F F
R
1 2 F F arctg
b.1) Perpendiculares: se aplica el método gráfico y usamos el teorema de Pitágoras sobre el triángulo que determinan los dos vectores y su resultante. Obviamente, el triángulo es rectángulo (para los despistados).
2 F 1 F 2 F R R F sen 2
F1
R F
2
R F cos 1
1 2 1 2 F F R / F R / F cos sen
tg
b) Distinta dirección
1
F
b.2) No perpendiculares: se aplica el método gráfico exclusivamente. El método numérico se dejará para cursos más
avanzados.
2
F R
1
F
2
F
En caso que hubiera que componer más de un vector, lo haríamos sucesivamente, uno a uno:
A
B C
A+B+ C
MEDIANTE ESTE MÉTODO GRÁFICO PODEMOS SUMAR
N S E O D1=300m D2=200m D3=350 m D4=150m R=300m 85.5°
DESPLAZAMIENTO TOTAL DE LA LANCHA ES DE : 300m EN UNA DIRECCIÓN
DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS
F
Descomponer un vector consiste en encontrar otros vectores (normalmente dos) cuya composición nos de el vector inicial. Esencialmente, es el proceso contrario al de la composición. Veamos algunos ejemplos:
1
F F2
Aunque hay otras posibilidades:
F
F1
F
2
F
Y otra más:
F
1 FF
2
EQUILIBRANTE
RESULTANTE
LA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE VECTORES ES EL VECTOR QUE PRODUCE ÉL SOLO, EL MISMO EFECTO QUE LOS DEMÁS VECTORES DEL SISTEMA.
LA EQUILIBRANTE : ES EL VECTOR ENCARGADO DE EQUILIBRAR EL SISTEMA. POR LO TANTO,TIENE LA MISMA MAGNITUD QUE LA
RESULTANTE, PERO CON SENTIDO CONTRARIO
Movimiento Uniformemente Acelerado (MUA) puede representarse en función del tiempo. La gráfica es una
Velocidad en función del tiempo
En un movimiento uniformemente decelerado o
retardado su pendiente disminuye de un modo uniforme, lo que da lugar a una gráfica velocidad-tiempo
Movimiento uniformemente variado:
Interpretaci
ó
n de gr
á
ficos
1. De estos dos gráficos, ¿cuál representa el movimiento más veloz?
Movimiento uniformemente variado:
Interpretaci
ó
n de gr
á
ficos
2. ¿Cuál de los dos movimientos representado, el (1) o el (2), tiene
Movimiento uniformemente variado:
Interpretaci
ó
n de gr
á
ficos
Las preguntas 15 y 16 se basan en la figura:
15. Si A y B nos
representan a dos personas en una
parque, es cierto que:
A. A y B se están alejando cada vez más.
B. A y B se están acercando cada vez más.
C. A y B se están acercando, se cruzan en el punto P y se comienzan a alejar.
16.Es falso, durante el tiempo que nos representa la gráfica, que:
A. El recorrido realizado por B es mayor que el realizado por A.
B. La rapidez de A es mayor que la rapidez de B.
C. La rapidez con que se acercan A y B es la suma de la rapidez de A y la rapidez de B. D. La rapidez con que se alejan A y B es la
17. Sabemos que un cuerpo permanece en equilibrio, es decir en reposo o con
velocidad constante, a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Un balón es pateado y se mueve inicialmente con velocidad constante y luego de un cierto recorrido se queda quieto. De este hecho se puede afirmar:
A. Al balón inicialmente en reposo se le aplicó una fuerza externa que lo hizo
moverse con velocidad constante, luego la ausencia de otra fuerza externa hizo que este quedara de nuevo en reposo.
B. Al balón inicialmente en reposo se le aplicó una fuerza externa que lo hizo
moverse con velocidad constante, luego la presencia de otra fuerza externa hizo que este quedara de nuevo en reposo.
C. El balón cumple con las condiciones de equilibrio, ya que inicialmente se encuentra en reposo, luego lleva
velocidad constante y queda luego en reposo, luego no hay fuerzas externas sobre este.
D. El balón se encuentra en varias condiciones de equilibrio, ya que inicialmente se
Las preguntas 12 y 13 se responden de acuerdo a la figura de posición X [m] vs. Tiempo t [s] entre dos corredores A y B, siendo P el punto donde se cruzan las rectas que indican sus respectivos movimientos:
12. Según la situación
ilustrada podemos afirmar que:
A. El recorrido realizado por el corredor B en el punto P es mayor que el realizado por el corredor A en el mismo punto.
B. La rapidez del corredor B es mayor que la rapidez del corredor A en el punto P.
C. La rapidez del corredor B es menor que la rapidez del corredor A en el punto P.
Desde un helicóptero que vuela en línea recta a 100 m sobre el
nivel del mar, se
envían pulsos de ondas infrasónicas para medir
la profundidad del
océano. De esta forma se construyó la gráfica: *tiempo entre el envío y la recepción del pulso* contra *posición X del helicóptero* [t(s) vs x(m)].
10. De los siguientes enunciados:
1. La profundidad del mar
aumenta entre posición x = 0 y Posición x = 200m
2. La profundidad del mar en Posición x = 100m es el doble que en posición x = 0
3. La máxima inclinación del suelo marino se encuentra entre posición x = 50m y posición
x = 150m
4. la máxima profundidad se encuentra en posición x = 0 son correctos
La gráfica muestra la
posición de un
cuerpo que se mueve en línea recta, en función del tiempo. En ella se tiene que
x(t) = 2 + t2, en
donde las unidades están en el S.I.
8. Es correcto afirmar que el cuerpo
A. Se mueve con velocidad constante B. describe movimiento parabólico C. se mueve con aceleración constante D. aumenta linealmente su aceleración
9. El desplazamiento del cuerpo entre t = 3 s y t = 6 s vale
A. 3 m
B. B. 27 m
C. C. 4 m
Sobre un bloque de
2kg de masa,
colocado sobre una mesa de fricción
despreciable, se
aplican dos fuerzas F1 y F2 como indica el dibujo
Dos cuerpos de masa m y M, con M > m se dejan caer desde un edificio muy alto y con alturas que difieren entre si (x), tal como muestra la figura.
27. De acuerdo con lo anterior a. El cuerpo de masa M
experimentara un mayor incremento en su velocidad para iguales
intervalos de tiempo.
b. El cuerpo de masa m
experimentara un mayor incremento en su velocidad para iguales
intervalos de tiempo
c. El cuerpo de masa M
experimentará mayor fuerza
gravitacional y por lo tanto mayor aceleración
d. El incremento de la velocidad para iguales intervalos de tiempo es el mismo para los dos cuerpos.
28. La distancia entre los dos cuerpos durante su caída
a. Disminuye b. Aumenta
c. Permanece constante
d. Depende de la relación M /M
29. Dejando caer la masa M al pasar por el sitio X, exactamente en el instante de su paso, se deja caer la masa m. entonces:
a. El cuerpo de masa M, llega primero al piso y con una velocidad mayor que el cuerpo de masa (m)
b. El cuerpo de masa M toca el piso al mismo tiempo que el cuerpo de masa m, pero su velocidad es mayor
c. El cuerpo de masa M y el de masa m, tocan el piso al mismo tiempo y con la misma velocidad.
30. En un mismo instante se dejan caer 3 esfera de igual volumen. Al momento de caer lo hacen en la forma
indicada en el gráfico
De acuerdo con el orden que tocan el piso, se puede afirmar con plena seguridad que:
a. El empuje del viento fue menor en la esfera 2.
RESPONDE LAS PREGUNTAS 14 Y 15 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACION
24. Dos autos se mueven con igual rapidez sobre caminos diferentes, como se ilustra en las figuras 1 y 2.
.
14. Las gráficas que corresponden a las distancias recorridas (y) vs tiempo (t) por cada auto son
15. Dos esferas idénticas se lanzan simultáneamente verticalmente hacia arriba, una con mayor velocidad que la otra, como se esquematiza en el dibujo
Depreciando la fricción, la figura que ilustra las fuerzas
que actúan sobre las
esferas cuando han
16. Dos esferas idénticas se lanzan
simultáneamente verticalmente hacia arriba, una con mayor velocidad que la otra, como se
esquematiza en el dibujo
• Una balinera y una pluma se dejan caer simultáneamente en un tubo al vacio.
La razón que mejor explica el por qué los 2 cuerpos caen en el vacio con la misma velocidad es que
A. En el vacio los cuerpos no experimentan la resistencia del aire
B. En el vacio los cuerpos no tienen masa
C. En el vacio los cuerpos no tienen peso ni un valor escalar comparativo para que se determine la
velocidad con la que caen
20. Un camión parte del reposo y cambia su velocidad en x
kilómetros por segundo cada segundo. Para determinar su
velocidad al cabo de t segundos requerimos de:
A. Su aceleración B. x y t
C. Solo x
D. Solo t
21. En un experimento para
determinar el período de un péndula simple, se coge una masa M y se cuelga de una cuerda de longitud L, luego se coge la misma masa M y se cuelga de otra cuerda de longitud 4L. Se toma el tiempo en realizar una
oscilación completa. De la teoría se sabe que el
período T de un péndulo está dado por la expresión :
El tiempo que da el
segundo experimento, esperando que se
En la expresión
para que el período,
T, se duplique es
necesario que:
a.
L se reduzca a la mitad.
b.
L se duplique.
c.
L se cuadruplique.
Las gráficas representan la temperatura
de dos
sustancias que se han sometido a una
fuente de
calor y luego se han retirado de ella en
función
del tiempo. Las temperaturas iniciales
son 70 °C
y 50 °C, respectivamente.
a. ¿Cómo varía la temperatura cuando
transcurre
tiempo?
• En la expresión a = F/m, si F es constante y
se
• duplica el valor de m, entonces a:
a. Se mantiene constante.
b. Se reduce a la mitad.
c. Se duplica.
• Para cada una de las siguientes gráficas
• La gráfica de la v-t, para un automóvil que
Para un objeto que parte del reposo y
se mueve con aceleración constante,
se cumple que:
a. La distancia recorrida es directamente
proporcional al tiempo.
b. La velocidad en cada instante es
directamente proporcional al tiempo
transcurrido.
c. La velocidad en cada punto es directamente proporcional a la distancia recorrida.
d. La velocidad en cada instante es
Un objeto se suelta desde determinada altura y emplea un tiempo t en caer al suelo. Si se
cuadruplica la altura desde la cual se suelta:
a. el tiempo en caer se duplica
.b. el tiempo en caer se cuadriplica.
c. la velocidad al caer se cuadriplica.
Una moneda es lanzada verticalmente hacia arriba. Determina cuál de las siguientes
afirmaciones es correcta.
a. La velocidad en el punto más alto de la
trayectoria es diferente de cero.
b. La aceleración que experimenta es mayor
de subida que de bajada.
c. La velocidad inicial con la que se lanza es la
máxima durante el movimiento de subida.
De las siguientes gráficas cuál
representa la posición en función del
tiempo para un cuerpo que se mueve
verticalmente hacia arriba con
velocidad inicial
v0 y regresa al punto
Un automóvil parte del reposo y se
mueve con una aceleración constante
durante 5 s. Determina si las siguientes
afirmaciones son ciertas o no son ciertas
y explica por qué.
a. Durante los dos últimos segundos la
velocidad aumenta más rápidamente.
b. La distancia recorrida en los dos primeros
segundos es menor que la distancia recorrida
en los 2 últimos segundos.
c. La gráfica de la velocidad en función del
Para un cuerpo que se mueve en línea
recta, la posición que ocupa en el tiempo
está dada por la ecuación
x = 2,5
t; para este cuerpo es correcto
afirmar
que:
a. Cada segundo su velocidad es mayor.
b. Se mueve con velocidad constante
de 2,5 m/s
c. En cada segundo de tiempo que pasa,
recorre menor distancia.
Una balinera y una pluma se dejan caer
simultáneamente en un tubo al vacio. La razón
que mejor explica el por qué los 2 cuerpos caen
en el vacio con la misma velocidad es que
A. En el vacio los cuerpos no
experimentan la resistencia del aire
B. En el vacio los cuerpos no tienen
masa
C. En el vacio los cuerpos no tienen
peso ni un valor escalar comparativo
para que se determine la velocidad con
la que caen
• De acuerdo con la situación es correcto afirmar
que
A. En el tramo CE la energía cinética y parte de la energía potencial gravitatoria se transforma en energía potencial elástica.
B. Solo existe energía potencial en el tramo AB C. No existe transformación de energía en
ningún tramo del recorrido
D. En el tramo CD la energía potencial se
•7. Si el tren parte del reposo en A y se detiene
exactamente en la mitad del tramo DE, cuando ha
comprimido el resorte la mitad de su longitud inicial, es correcto afirmar que:
A. La energía potencial inicial se transforma en calórica B. La energía potencial total inicial se transforma en
cinética
C. Parte de la energía potencial total inicial, se transforma en energía potencial elástica
• 8. En el tramo CD, la transferencia de energía
9. Si el tren parte del reposo en el punto A, sucede que:
A. Pierde energía cinética por el desgaste del movimiento
B. Posee energía potencial gravitatoria C. No posee ninguna clase energía
Un bloque de hierro pende de dos cuerdas
iguales atadas a postes como muestra la
figura. Las tensiones en las cuerdas son
iguales
20.
Manuela observa una naranja de
masa m que cae desde la cima de
un árbol de altura h con velocidad
inicial v. Para hacer el cálculo de la
velocidad de la naranja en el
momento del choque debe
conocerse (g=aceleración
gravitacional)
Miguel y Andrés arman una carpa y para
mantenerla elevada atan el centro del
techo a dos cuerdas, como se muestra en
el dibujo.
Cuando el sistema está en equilibrio se cumple
que:
A. T1Senθ1=T2Cosθ2 B. T1Cosθ1=T2Cosθ2
C. T1Senθ2=T2Senθ1 D.
• Un jugador de hockey se encuentra inicialmente en
reposo sobre una pista de hielo sin fricción. El jugador se quita el casco y lo arroja hacia el borde de la pista, por lo cual, el jugador retrocede en dirección contraria a la del lanzamiento. El retroceso del jugador lo explica el hecho de que en este sistema, durante el
lanzamiento,
• A. La energía mecánica se conserva.
• B. El momentum lineal se conserva.
• C. La masa del patinador disminuye.
• Manuela observa una naranja de masa m que cae
desde la cima de un árbol de altura h con velocidad inicial v. Para hacer el cálculo de la
velocidad de la naranja en el momento del choque debe conocerse (g=aceleración
gravitacional)
• A. m, g, h. B. v, h, m.
Se sabe que la energía cinética de una
naranja al caer depende de la masa y del
cuadrado
de su velocidad. Entonces es correcto
afirmar que un Joule es.
Un camión de carga contiene una caja sin amarras en la parte delantera de su platón como ilustra la figura. Al arrancar, la caja se desliza hacia la parte trasera del platón.
Izquierda Derecha
Mientras se desliza, la fuerza de fricción sobre la caja se dirige hacia la derecha porque,
A. respecto al piso, la caja se mueve hacia la izquierda. B. la fricción es la reacción de la fuerza neta sobre la caja que va hacia la izquierda.
C. el camión se desplaza en la misma dirección.
Dos bloques del mismo material de masas M y m (M>m), tienen temperaturas de 10oC y 40oC respectivamente. Al
ponerse en contacto térmico y aislados del exterior, se encuentra que después de un tiempo los dos bloques tienen una temperatura de 20oC.
4. La gráfica de temperatura como función del tiempo que representa esquemáticamente este proceso es
Te: tiempo de equilibrio
Te: tiempo de equilibrio
t
20 10 40
T (oC)
te
m M
T (oC)
40 20 10 te t M m
T (oC)
40 20 10 t M m te M T (oC)
De acuerdo con esta información se puede
concluir que mientras están en contacto
térmico el bloque que cede el calor es el de la
masa
A. M porque su temperatura aumenta durante el
proceso.
B. m porque su temperatura disminuye durante el
proceso.
6
. De acuerdo con el cambio de
temperatura de los dos bloques se
puede concluir que la relación entre
las masas de los bloques es
A. m = M/4
B. m = M/2
C. m = M/10
45o 45 60o 300
El coeficiente de fricción entre un bloque y la superficie sobre la que se desliza es µ. De las siguientes situaciones, aquella en la que la fuerza de fricción sobre el bloque es la menor es
A.
Se coloca un bloque de masa m sobre un carro de superficie rugosa, con longitud R muy grande,
quedando en reposo respecto al carro como muestra la figura. Las superficies tienen un coeficiente estático
