Guía de trabajo autónomo
El trabajo autónomo es la capacidad de realizar tareas por nosotros mismos, sin necesidad de que nuestros/as docentes estén presentes.
Centro Educativo: Liceo San Rafael Educador: Junior Mendoza Valle Nivel: DÉCIMO AÑO
Asignatura: Física
1. Me preparo para hacer la guía
Pautas que debo verificar antes de iniciar mi trabajo. Materiales o recursos que voy a necesitar:
Cuaderno, borrador, lápiz o lápices de color, marcadores Computadora o teléfono inteligente (si lo tuviese). Conexión a Internet (si lo tuviere)
Condiciones que debe tener el lugar donde voy a trabajar:
I. Coloque en la línea en blanco las áreas de la Física. Los conceptos se pueden repetir.
1. Cuando se va a una discoteca, no se debe permanecer mucho tiempo en ella, ya que la música se escucha a un gran intervalo de decibeles, lo cual puede producir un daño irreversible en el oído
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2. Un tren acelera uniformemente, de tal forma que su velocidad va variando continuamente.
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3. Los reactores industriales deben tener un termostato, ya que es importante que trabajen, solo bajo cierto intervalo de temperatura.
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4. Cuando un trasbordador despega, es de vital importancia que su velocidad de despegue sea lo suficientemente grande, como para que la fuerza con que asciende sea mayor que la de la gravedad.
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5. Científicos como Albert Einstein, realizaron grandes contribuciones al desarrollo de la física nuclear, que le dio auge al estudio de la energía atómica.
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6. En las últimas décadas nuestra sociedad se ha hecho cada vez más dependientes de equipos como cocinas y refrigeradoras, para lo cual se requiere un tipo específico de energía, la cual es ampliamente estudiada por la física.
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7. EL arco iris corresponde a un fenómeno físico de gran belleza, sin embargo se deben dar ciertas condiciones para que se produzca.
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8. La sirena de una ambulancia se escucha con frecuencias diferentes, según se aleje o se acerque. Esto se conoce como efecto Doppler.
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9. El jabón se fabrica mediante una reacción química entre una base y la glicerina, y se mejora el rendimiento solo bajo ciertas condiciones de temperatura.
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10. La refracción de la luz ha sido ampliamente estudiada por la Física, tanto en fenómenos naturales como artificiales.
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II. Busque en revistas y periódicos seis ilustraciones, péguelos en los siguientes cuadros eidentifique cada uno con una rama de la física.
III Coloque en el espacio en blanco, con qué disciplina se relaciona la Física en cada uno de los textos que se presentan.
1. En Dayton, Estados Unidos, un señor y una joven mostraron orgullosos, sus brazos biónicos, que realiza movimientos coordinados y suaves, ya que son controlados por el cerebro.
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2. En un laboratorio farmacológico, se utiliza una balanza muy precisa, capaz de medir cantidades muy pequeñas, para sintetizar pastillas, en el orden de miligramos.
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3. En algunos hospitales, se utiliza la bomba de cobalto; un dispositivo tecnológico, capaz de irradiar células cancerígenas y eliminarlas.
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4. El año pasado se utilizaron dispositivos electrónicos, en las tortugas Baulas. Esto con el fin de monitorear sus movimientos, así como la relación entre los individuos de su especie.
______________________________________________________________________________ 5. Los huracanes son continuamente monitoreados por computadores, que reciben señales vía satélite, con el fin de predecir sus movimientos.
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IV. Responda las siguientes preguntas en forma clara y concisa.
1. ¿Cuál fue el nombre del filósofo griego que aportó más a la física en la antigüedad?
2. ¿Cuáles fueron los principales aportes de Galileo Galilei?
3. ¿Cuál fue el nombre de la persona que vivió en la antigüedad y que realizó experimentaciones para comprobar sus observaciones?
4. ¿Qué es lo que se conoce como física aplicada?
5. ¿Cuál es la diferencia entre la teoría heliocéntrica y la teoría geocéntrica? Indique el nombre de las personas que las establecieron
V. Asocie la columna derecha con la izquierda, colocando las letras de la columna B en los paréntesis de la columna A. En la columna B sobran dos opciones.
Columna A Columna B
-Estudia los procesos vitales en función de
entes físicos. ( ) 1. Electromagnetismo
-Disciplina que estudia las interacciones de
los constituyentes de la Tierra ( ) 2. Ingeniería
-Disciplina que estudia las interacciones entre ( ) 3. Matemática cuerpos celestes
-Estudia las interacciones entre los diversos
elementos y factores climáticos ( ) 4. Mecánica
- Área de la Física que estudia los fenómenos ( ) 5. Astrofísica visibles relacionados con la luz
-Área de la Física que estudia los fenómenos
ondulatorios. ( ) 6. Geofísica
-Disciplina que aplica los conocimientos
estudiados por la física en beneficio del hombre ( ) 7. Acústica
-Rama de la Física que estudia el movimiento ( ) 8. Biofísica -Disciplina que estudia las interacciones entre
átomos y moléculas. ( ) 9. Meteorología 10. Óptica 11. Físicoquímica
Expresa cantidades numéricas como potencias en base diez.
2.1 NOTACIÓN CIENTÍFICA
La notación científica corresponde a una forma “compacta” de expresar cantidades numéricas, que de lo contrario sería ”incómodo” trabajar, y éstas se deben utilizar dentro de fórmulas matemáticas. De hecho existen números, que son muy difíciles de relacionarlos con dimensiones físicas, y de expresarlos oralmente. Por ejemplo el diámetro de un átomo de hidrógeno es 0,000 000 000 1m. Este es un número incómodo para ser colocado en una fórmula matemática, y para leerlo también. Lo mismo sería el caso de la masa de la luna:
70 000 000 000 000 000 000 000 kg. Una cantidad expresada en notación científica debe tener la forma Tal que 1 < a < 10 y n es un número entero
Ejemplos:
1. La masa de la Tierra expresada en kilogramos (kg) corresponde a Notación decimal Notación científica 5 980 000 000 000 000 000 000 000 5,98 x 1024
2. El radio promedio de la Tierra expresado en metros corresponde a Notación decimal Notación científica
6 370 000 000 6,37 x 109
3. La masa promedio de un colibrí en kilogramos corresponde a
Notación decimal Notación científica
0,001 2 1,2 x 10-3
Note que en los ejemplos anteriores, a la izquierda de la coma, solo debe haber un dígito, o sea un número del 1 al 9. Además, el exponente, siempre corresponde al número de espacios, que la coma decimal debe moverse, para ser colocada a la derecha de dicho dígito.
Compruebe los siguientes ejemplos tanto en forma manual como con la calculadora, utilizando el modo SCI.
a) 8 990 = 8,99x103 b) 0,020 056 7 = 2,0x10-2
c) 0,156 = 1,56x10-1 d) 345 987 612 000 = 3,45 x1011
e) 76 =7,6x101 f) 0,000 400 007 1 = 4,0x10-4
g) 4 000 679 = 4,0x106 h) 0,100 008 4 = 1,0x10-1
Para el proceso inverso, coloque la calculadora en modo normal (Norm), luego escriba la cantidad y aplica la tecla =. Por ejemplo la siguiente cantidad se escribe: 9.8 exp 5. a) 9,8 x 105= 9 800 00 b) 2,5 x 10-4 = 0,000 25
c) 8,91 x 10-1 = 0,891 d) 7,24 x 109 = 7 240 000 000 e)
4,67 x 100 = 4,67 f) 3,93 x 101 = 39,3
I. Escriba en notación científica las siguientes cantidades
(a) 1 000 000 000 = (b) 0,000 002 8 = (c) 298 000 0234 000 = (d) 0,000 340 00 = (e) 0,970 000 = (f) 450 345 000 001 = (g) 0,990 003 005 967 = _____________________
II. Escriba las siguientes cantidades en notación decimal
(a) 9,4 x 104 = (b) 5,9 x 10-7 = (c)
8,24 x 1012 = (d) 5,4 x 10 = (e)
3,2 x 10-1 = (f) 6,45 x 10-3 = _____________________
(g) 5,71 x 10-16 = (h) 9,56 x 100 =
II. Ordene de forma creciente las siguientes cantidades: a) 4 x 10-5 - 2 x 10-2 - 8 x 10-7
OPERACIONES CON CANTIDADES EN
NOTACIÓN CIENTÍFICA
Es de gran importancia aprender a operar cantidades en notación científica, tanto para los cursos de Física, como para la vida. Lo anterior por cuanto siempre se encontrarán cantidades numéricas, que por el número de cifras que presenta, resulta poco práctico trabajarlas de forma desarrollada.
Las operaciones se realizan teniendo el cuidado de respetar las reglas matemáticas de las operaciones, y escribiendo los números, correctamente, en la calculadora. El resultado se debe presentar por lo menos con dos decimales. En la realización de las operaciones, es importante escribir los procedimientos, para identificar si se comete algún error
Utilizando la calculadora, compruebe los siguientes ejemplos: a) (3,7 x 106 ) x ( 9,23 x 10-19 ) = 3,41 x10-12
Calculadora: 3.7 exp 6 x 9.23 exp - 19 =
b) 7,25 x 10-15 = 3,10x10-23
2,34 x 108
Calculadora: 7.25 exp – 15 ÷ 2.34 exp 8
c) (6,67 x 10-11) x (5,98 x 1024) x (2,3 x 1023) = (9,17x1037) = 6,03x1024
(3,9 x 106)2 (1,52x1013)
Calculadora: 6.67 exp -11 x 5.98 exp 24 x 2.3 exp 23 ÷ (3.9 exp 6) ^ 2
d) (3,45 x 109)1/7 = 2,3x101
Calculadora: (3.45 exp 9) ^ 1/7
Realice las siguientes operaciones en notación científica a) 1,81 x 104 x 1,22 x 103=
b) 2,34 x 107 x 8,9 x 10-11 =
c) 5,27x106
d) (9,73 x 106)2
MEDICIONES
Para describir los fenómenos físicos no es suficiente, solo con la descripción cualitativa, si no que es necesario recurrir a un concepto cuantitativo. Esto significa, expresarlos como una magnitud. Es importante recordar que se denomina magnitud a todo fenómeno capaz de ser medido, es decir expresarlo como una cantidad numérica. Lord Kelvin, un científico inglés, decía con mucha convicción refiriéndose a los fenómenos físicos: “solo se puede hablar con propiedad, de aquello que se mide”. Medir es comparar cantidades de la misma magnitud. Por ejemplo, cuando se mide una longitud, se compara la distancia desconocida con otra que ya se conoce, y que ha surgido de una cantidad convenida de longitud denominada patrón. Un patrón se adopta por convención, significa que un grupo de personas con conocimientos y experiencia resuelve acordar que: una cierta cantidad a la que se llama patrón y cuyo nombre (por ejemplo el “metro”) origina la unidad de referencia, será con lo que deberá ser comparada cualquier otra porción de magnitud que se quiera cuantificar.
Por lo tanto, la definición de medición corresponde a
Un proceso que consiste en comparar una magnitud dada, con otra llamada patrón previamente establecida
Un patrón de medida es: Magnitud física utilizada para realizar la comparación a la hora de medir, y tiene dos características: es arbitrario, por cuanto fue escogida por mutuo acuerdo entre varios expertos en temas de medición, y estándar, porque debe tener carácter universal, o sea que el patrón debe ser igual, en todo el mundo.
Antiguamente los patrones no tenían esas dos características, causando conflictos y eran poco exactos. Algunos patrones de medida utilizados en la antigüedad eran: la cuarta, el paso, el jeme, el codo entre otros.
Pregunta:
¿Qué consecuencias se tendrían, si una persona le vende a otra, un terreno medido en pasos?
R/
Las cualidades medibles de los cuerpos se denominan cantidades físicas. Estas son: volumen, masa,
peso, longitud, temperatura entre muchas otras. Además de estas existen otras características que es
necesario medir para describir el comportamiento o los cambios de los cuerpos tales como velocidad, fuerza, presión y tiempo.
Las cantidades físicas pueden ser de dos clases: Fundamentales o derivadas.
Cantidades fundamentales
Son las cantidades físicas más simples, que no se pueden expresar en función de otras. Algunas de ellas son la longitud, la masa, el tiempo, intensidad luminosa y la temperatura absoluta.
Cantidades derivadas
Son aquellas que se componen por una o varias simples, o sea que se expresan en función de las fundamentales Son: área, volumen, densidad, velocidad, aceleración, fuerza, entre otras.
Sistema internacional de medidas (S.I)
los Estados Unidos e Inglaterra todavía se utiliza el llamado Sistema Inglés de medición.
En el siguiente cuadro se presenta las unidades de medida en ambos sistemas, para algunas cantidades fundamentales.
Relación de las cantidades fundamentales con las unidades en los sistemas de medición más utilizados.
Cantidad fundamental Unidades en S.I
Simbología
Longitud Metro m Masa Kilogramo kg Tiempo Segundo s Temperatura absoluta Kelvin K Intensidad luminosa Candela cd Cantidad de materia Mole mol
Investigue la unidad de medida de las siguientes cantidades derivadas:
a)Fuerza: _______________ b) Aceleración:___________ c) Velocidad: _________ d) Energía: ______________ e) Trabajo: ______________ f) Potencia: ___________ g) Presión: _______________ h) Momento: ______________i) Voltaje:
TRANSFORMACIONES DE UNIDADES EN S.I
Conversión de medidas
Una vez establecida la unidad patrón, se acuerdan los submúltiplos y múltiplos, es decir cantidades menores y mayores de la unidad en cuestión. Internacionalmente se emplea el sistema métrico decimal, como es sabido, “va de diez en diez”. Esto significa que se van tomado sucesivamente porciones de unidad 10 veces más pequeñas en el caso de los submúltiplos, o 10 veces más grandes en el caso de los múltiplos. De ahí que si se divide el metro en diez partes, cada parte se llame decímetro (simbolizado con dm), en consecuencia un metro contendrá diez decímetros, en símbolos se escribe: 1 m = 10 dm.
Si el decímetro se divide en diez partes, esto significa que el metro queda dividido “diez veces diez” es decir que el metro se divide en cien partes y cada parte se llama centímetro, luego un metro contiene cien centímetros es decir: 1 m = 100 cm.
La milésima parte del metro se denomina milímetro y entonces un metro contiene mil milímetros o sea: 1
m = 1000 mm
De esta manera se puede afirmar que hay una relación tal que 1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm
En notación científica:
1 m = 10 dm = 102 cm = 103 mm
Un razonamiento similar conduce a los múltiplos de la unidad patrón: diez metros corresponden a un
Cien metros corresponden a un hectómetro y mil metros a un kilómetro
10 m = 1dam 100 m = 1 hm 1000 m = 1 km
De esta forma, una conversión de medidas es un proceso mediante el cual se halla las equivalencias entre múltiplos y submúltiplos de los patrones de medida. También se averigua las equivalencias entre los diversos sistemas de medidas.
Además de los prefijos descritos, se utilizan otros que se presentan en el siguiente cuadroy que será utilizado para la transformación de unidades en S.I.
Prefijos utilizados en las conversiones y sus respectivos valores respecto a la unidad central. Al unir los prefijos con las unidades centrales de medición, se obtienen los símbolos para los múltiplos y submúltiplos. MÚLTIPLOS SUBMÚLTIPLOS Yotta (Y): 1024 Zetta (Z): 1021 Exa (E): 1018 Peta (P): 1015 Tera (T): 1012 Giga (G): 109 Mega (M): 106 Kilo (k): 103 Hecto (h): 102 Deca (da): 101 yocto (y): 10-24 zepto (z): 10-21 atto (a): 10-18 femto (f): 10-15 pico (p): 10-12 nano (n): 10-9 micro (µ): 10-6 mili (m): 10-3 centi (c): 10-2 deci (d): 10-1
Por ejemplo, si se une la “n” de nano con la “m” de metro, obtenemos el símbolo nm, que se denomina nanómetro. En otro ejemplo se tendría que al unir “P” de peta con la “g” de gramo se tendría Pg, lo cual representa a un múltiplo del gramo llamado petagramo.
• Indique el nombre de los siguientes símbolos:
1. nm = 2. µg = 3. ps = _______________________
4. Gs = 5. mm = 6. Tg = _______________________
7. kg = 8. hm = 9. pg = _______________________
10. cg = 11. dag = 12. Tm = _____________________
Factores de conversión:
Los factores de conversión corresponden a la relación directa que existe entre las equivalencias de múltiplos y submúltiplos, o entre los diversos sistemas de medición.
Factores de conversión de tiempo
1 min = 60 s 1 sem = 7 d 1 h = 60 min = 3600 s 1 mes = 30 d 1d = 24 h 1año = 365 d
Factores de conversión en el sistema inglés
1 pie = 0,3048 m 1 pie = 12 pulg 1 milla = 1604 m 1 litro = 1000 cm3 1 lb = 0,4536 kg 1 onza = 0,028 kg
El cuadro se muestra los factores de conversión entre múltiplos y submúltiplos, y se utiliza tanto para las cantidades de longitud, masa, tiempo, como para cantidades derivadas.
Por ejemplo, se cumplen los siguientes factores de conversión:
1 Mm = 106 m
1 nm = 10-9 m
1 Gm = 109 m
Es importante memorizar los valores del cuadro 2.2, para poder realizar las conversiones en forma exitosa Para trabajar con unidades de área se debe elevar al cuadrado a ambos lados de la relación, y si se trabajan con unidades de volumen, se debe elevar a la tres a ambos lados de la relación.
• Por ejemplo: Un factor de conversión entre m2 y km2 se obtendría de la siguiente manera:
1km = 103 m
(1km)2 = (103 m)2
1km2 = 106 m2
-Un factor de conversión entre mm3 y m3
103 mm = 1 m
(103 mm)3 = (1 m)3
109 mm3= 1 m3
• Obtenga los factores de conversión que se piden: 1. Un factor de conversión entre m y dam:
2. Un factor de conversión entre g y Mg:
3. Un factor de conversión entre ms y s:
• Para los siguientes ejercicios se debe analizar los procedimientos correctos para resolverlos.
1. Un auto viaja a una velocidad temeraria de 120 km/h. Calcule la velocidad en m/s.
2. Ordene en forma descendente las siguientes cantidades: 800 m, 98 km, 4500 cm, 0,08 Gm.
3. La distancia entre dos ciudades, es equivalente a la suma del siguiente recorrido: 80 000dm, 9 km, 9,2 x 102 m y 3 000 m. ¿Cuál es la distancia total expresada en metros?
4. En una carrera compitieron tres caballos, Bala, Furioso y Rubí. En todo el circuito Bala duró 12 minutos, Furioso 0,19 horas, y Rubí 9,0 x 10-3 días. Justifique con cálculos cuál caballo ganó la
carrera.
• Resuelva las siguientes transformaciones de múltiplos y submúltiplos en los sistemas de medición que se presentan.
1. Exprese 2,5 x 107 km en m
2. Exprese 600 s en min
3. ¿A cuántos km equivalen 8,2 x 107 m?
4 Un auto viaja a 90 km/h ¿Cuál es su velocidad en m/s?
5. Un joven viaja a 17 m/s. Halle la velocidad en km/h
6. Para ir de su casa al colegio un joven tuvo que recorrer: 200 m, 1,5 km, 50 000 mm y 0,6 hm. ¿Cuál fue el recorrido total en metros?
