Física GUINV003F2-A16V1. Guía: La caída

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1 Física GUINV003F2-A16V1 Guía: La caída

2 Física - Segundo Medio Tiempo estimado: 10 minutos Sección 1 Observando y reflexionando Actividad A Conociéndonos junto con la Física Con tu compañero(a) realiza un repaso de la clase anterior y completa los términos pareados, relacionando cada concepto con su característica. Concepto (1) Aceleración ( ) (2) Desplazamiento ( ) Característica Tipo de movimiento que sigue un cuerpo que se mueve el línea recta con velocidad constante. Cualquier sistema que puede ser elegido en forma arbitraria para medir la posición de un objeto. (3) Rapidez ( ) Coordenadas que ocupa un cuerpo respecto a un sistema de referencia. (4) Trayectoria ( ) Magnitud escalar que corresponde a la medida de la longitud de la trayectoria. (5) Velocidad ( ) (6) M.R.U. ( ) (7) Distancia ( ) (8) Sistema de referencia ( ) Magnitud escalar que corresponde a la razón entre la distancia que recorre un móvil y el intervalo de tiempo que emplea en recorrerla. Magnitud vectorial que corresponde a la razón entre el desplazamiento de un móvil y el intervalo de tiempo que emplea en realizarlo. Tipo de movimiento que sigue un cuerpo, desplazándose en línea recta y con aceleración constante. Variación de la velocidad que experimenta un móvil durante un intervalo de tiempo. (9) Posición ( ) Camino o ruta que describe un cuerpo durante su movimiento. (10) M.R.U.A. ( ) Magnitud que mide el cambio de posición de un cuerpo durante su movimiento. Revisen junto a su profesor(a): En qué nivel te encuentras? Evaluación = (x/10) * 7 Domino los aprendizajes requeridos: [6,0-7,0] Alcanzo los aprendizajes requeridos: [5,0-5,9] Estoy próximo a alcanzar los aprendizajes requeridos: [4,5-4,9] No alcanzo los aprendizajes requeridos: [1,0-4,4] 2 Cpech - Nivelación

3 La caída Actividad B La aceleración gravitacional (g) Junto a tu compañero(a), analiza la siguiente situación y responde las preguntas. Situación: Un paracaidista salta en caída libre desde un avión. Unos segundos después, otro paracaidista salta del mismo modo, de tal manera que ambos caen a lo largo de la misma línea vertical. Sin considerar la resistencia del aire, se puede observar que ambos paracaidistas caen con la misma aceleración. 1. Ambos paracaidistas llegan al mismo tiempo al suelo? Justifica. 2. Existe una variación de la velocidad en la caída de cada paracaidista? Justifica. 3. Qué factor provoca que; al saltar del avión, paradójicamente, los paracaidistas caigan? El peso La masa La altura 4. Qué quiere decir exactamente que un objeto esté en caída libre? 5. Cuál de las siguientes situaciones corresponde a un ejemplo de caída libre? Justifica. La caída de las hojas en otoño. Lanzar una moneda al aire. Pegarle a una pelota en dirección al arco. 6. La aceleración aproximada de la caída libre es de 10 [m/s 2 ]. Por qué aparece al cuadrado la unidad segundo? Sabías que: Me analizo Respecto a la actividad, qué ideas logras reconocer? El concepto de caída libre. Que la aceleración gravitacional atrae a todo cuerpo hacia el centro de la Tierra. Que la aceleración gravitacional es una magnitud vectorial que posee una dirección vertical y sentido negativo según marco de referencia. Todo cuerpo que cae libremente se dirige siempre hacia el centro de la Tierra y está afecto a una aceleración gravitacional, la que se simboliza con la letra g y su magnitud corresponde a 9,8 [m/s 2 ]. Cpech - Nivelación 3

4 Física - Segundo Medio Tiempo estimado: 60 minutos Sección 2 Investigando Objetivos de la clase Determinar las características de un movimiento vertical. Analizar la gráfica característica de un movimiento en caída libre. Aplicar las ecuaciones itinerario y velocidad para movimientos verticales. Completa el siguiente cuadro, marcando una X en la casilla que crees que se relaciona más con el conocimiento que tienes sobre el tema. Yo En línea Yo En línea Sé relacionar el concepto de caída libre con la acción de la Tierra? Sé describir un cuerpo en caída libre y en lanzamiento vertical de manera gráfi ca? No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros Sé deducir la magnitud de la aceleración gravitacional respecto al cambio de la velocidad según el tiempo? Sé comprender en qué situaciones de la vida cotidiana se observa la caída libre o el lanzamiento vertical de los cuerpos? No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros Sé describir un movimiento en caída libre y en lanzamiento vertical? No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros 4 Cpech - Nivelación

5 La caída I. MOVIMIENTOS VERTICALES I. 1. LANZAMIENTO VERTICAL Actividad 1 En parejas, analicen la siguiente situación sobre el movimiento vertical de un cuerpo y respondan las preguntas. Situación: Por accidente un pirata inglés, durante una de sus grandes batallas, disparó su cañón verticalmente, hacia arriba y sobre su propio barco. Él sabía que demoraría 15 segundos en abandonar el barco y que la velocidad inicial de la bala de cañón sería de 50 [m/s]. Por eso, se sentó sobre un barril y se puso a llorar. 1. Por qué se puso tan triste el capitán? Demuéstralo con un cálculo numérico. 2. Con qué situación se podría comparar el movimiento de la bala? Con el desplazamiento de una bicicleta hacia adelante. Con el lanzamiento de una moneda hacia arriba y abajo. Con el lanzamiento de un penal arrastrado hacia el arco. 3. Qué altura alcanza la bala del cañón? 4. Crees que la bala se detiene en el aire antes de comenzar a caer o siempre se encuentra en movimiento? Justifica. 5. Cómo es la aceleración de gravedad en el punto más alto de la trayectoria de la bala? Igual a 9.8 [m/s 2 ]. Nula. Mayor a 9.8 [m/s 2 ]. 6. Completa el texto sobre las características de un movimiento vertical. En el lanzamiento vertical hacia arriba de un cuerpo, su módulo de velocidad va gradualmente, hasta que se cuando alcanza la altura máxima. Entonces, el objeto inicia un movimiento de. Información relevante Ecuaciones de lanzamiento vertical: y = y 0 + v 0 * t ± 1 2 * g * t2 v = v 0 ± g * t v 2 = v 2 ± 2g 0 * y H max = y Lanzamiento vertical hacia arriba ( g) (v=0) Caída libre (+ g) Cpech - Nivelación 5

6 Física - Segundo Medio 1.2. CAÍDA LIBRE Actividad 2 Junto a tu compañero(a), analicen el movimiento vertical de un cuerpo y respondan las siguientes preguntas. Ejercicio 1: Se deja caer una pelota desde una altura de 10 metros con respecto al piso. 1. Cuál es la velocidad inicial de la pelota cuando se deja caer libremente? y = y 0 2. Cuánto tiempo se demora en llegar al suelo? 3. Con qué velocidad llega al suelo? y = 0 Ejercicio 2: Un niño desea enseñarle a volar a su superhéroe. Para tal efecto, deja caer libremente al muñeco desde la azotea de un edificio de 20 [m] de altura. El niño sabe que su juguete puede caer sin romperse siempre que su velocidad, al llegar al suelo, sea igual o menor a 60 [km/h]. 1. Cuánto tiempo alcanza a practicar vuelo libre el superheroe? 2. Con qué velocidad llegó el superhéroe al suelo? Mayor a 30 [km/h] Mayor a 40 [km/h] Mayor a 60 [km/h] Información relevante Ecuaciones de caída libre: H= v 0 * t + v = v 0 + g * t v 2 = v g * H 1 2 * g * t2 En síntesis: Selecciona la(s) alternativa(s) correcta(s): El signo negativo de la aceleración gravitacional representa una magnitud vectorial que posee dirección horizontal y sentido positivo según, un marco de referencia. En la caída libre de los cuerpos no influye la masa que ellos posean. La velocidad de partida es igual a la de llegada en un lanzamiento vertical hacia arriba. Sabías que: H= v 2 _ v 0 2 2g Dentro de algunos mitos de la Física se cuenta que Galileo Galilei dejó caer cuerpos de distinto peso desde lo alto de la torre Pisa, comprobando que ellos caían en forma simultánea. 6 Cpech - Nivelación

7 La caída II. GRÁFICOS DE LANZAMIENTOS VERTICALES Actividad 3 En conjunto con tu compañero(a) observa, analiza y compara las curvas obtenidas al graficar posición, velocidad y aceleración, con respecto al tiempo, para un cuerpo en caída libre y en lanzamiento vertical. Qué movimiento representas? y(m) Gráfico N º 1 Posición - tiempo y(m) Gráfico N º 3 Posición - tiempo t(s) El cuerpo sube hasta llegar a la altura máxima y luego desciende. El tiempo que demora en subir es el mismo que tarda en bajar. Gráfico N º 2 t(s) El cuerpo se encuentra a cierta altura y, desde ahí, se acerca al suelo. Gráfico N º 4 V(m/s) Velocidad - tiempo V(m/s) Velocidad - tiempo t(s) El cuerpo es lanzado hacia arriba con una velocidad positiva, la que disminuye hasta hacerse cero. Luego, al bajar, la velocidad aumenta nuevamente; esta vez, con signo negativo. Se deja caer el cuerpo con v 0 = 0, esta magnitud aumenta con signo negativo. 1. Da un ejemplo de alguna situación cotidiana que se relacione con cada gráfico. 2. Considerando los gráficos 1 y 3, cuál representa un movimiento en caída libre y en lanzamiento vertical? Justifica. 3. Si comparamos las velocidades en el gráfico 4 la velocidad de llegada del cuerpo en movimiento vertical, es menor o mayor que la velocidad inicial? Justifica. 4. El gráfico 2 corresponde a un lanzamiento vertical, en qué tiempo la velocidad del cuerpo lanzado es nula o cero? Cpech - Nivelación 7

8 Física - Segundo Medio Actividad 4 Con tu compañero(a), determina el tiempo de reacción de un cuerpo que se mueve verticalmente en caída libre. En la siguiente actividad, haz lo que te indican las instrucciones: A. Un compañero sujeta verticalmente una regla de 30 [cm] por el extremo opuesto al cero. B. El otro compañero coloca los dedos índice y pulgar a la altura del cero de la regla, sin tocarla. C. El primer compañero deja caer la regla, sin previo aviso, para que el segundo compañero la atrape lo más rápido posible. D. La distancia que recorre la regla hasta que la atrapa depende de tu tiempo de reacción. Recuerda que para calcularlo, debes recurrir a las ecuaciones de movimiento para caída libre. E. Repite la experiencia 3 veces y calcula el promedio para el tiempo de reacción que han obtenido tú y tu compañero. 30 Información relevante A. Ecuaciones de movimiento en caída libre 0 y = y 0 + v 0 * t * g * t2 (distancia) t = 2y g (tiempo) v = v 0 + g * t (velocidad) B. C. Dato: La distancia a la que ha caído la regla, desde la posición inicial, se mide en metros. 1. Según el cálculo realizado, cuál fue el tiempo de reacción que tuvo tu compañero? 2. Cuál es la velocidad inicial que tiene la regla en el movimiento vertical? Justifica. 3. Qué velocidad crees que alcanzó la regla al momento previo a ser atrapada por tu compañero?, por qué? 8 Cpech - Nivelación

9 La caída Sección 3 Concluyo y me evalúo Tiempo estimado: 20 minutos 1. Resuelve los siguientes ejercicios. 1. Cuando un cuerpo cae libremente, qué varía en él? A. Su velocidad. B. Su aceleración. C. Su aceleración y velocidad. D. Su velocidad y aceleración permanecen constantes. 2. Qué movimiento tienen los cuerpos con lanzamiento vertical? A. Vertical hacia abajo. B. Vertical hacia arriba con velocidad inicial nula. C. Vertical hacia abajo con velocidad inicial distinta de cero. D. Vertical hacia arriba con velocidad inicial distinta de cero. 3. Un objeto deja de estar en reposo y cae sin resistencia del aire. Cuál de los siguientes enunciados es verdadero acerca de su movimiento? A. Su velocidad es constante. B. Su aceleración es constante. C. Su aceleración es igual a cero. D. Su velocidad está disminuyendo. 4. Una piedra se deja caer desde una altura de 20 metros. Cuánto tiempo tarda en llegar al suelo? (g = 10 m/s 2 ) A. 1 [s] B. 2 [s] C. 3 [s] D. 4 [s] Cpech - Nivelación 9

10 Física - Segundo Medio 5. Un niño arroja una pelota hacia arriba con una velocidad de 10 m/s. Cuál es la altura máxima que alcanza la pelota? (g = 10 m/s 2 ) A. 2 [m] B. 3 [m] C. 5 [m] D. 7 [m] 6. Se deja caer un objeto desde lo alto de un edificio. Si tarda 4 segundos en llegar al suelo. Cuál es la distancia que recorre? (g = 10 m/s 2 ) A. 10 [m] B. 20 [m] C. 40 [m] D. 80 [m] 7. Se arroja una pelota hacia arriba de forma recta desde el punto A, alcanza una altura máxima en el punto B y vuelve a caer al punto C. B A C Cuál de los siguientes esquemas es verdadero acerca de la dirección de la velocidad y aceleración de la pelota entre A y B? v a v a v a v a A. B. C. D. 10 Cpech - Nivelación

11 La caída Evalúa tu desempeño 1 Sé relacionar el concepto de caída libre con la acción de la Tierra? No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros Marca cuánto avanzaste con respecto a los contenidos y habilidades desarrollado en esta clase. 2 Sé deducir la magnitud de la aceleración gravitacional respecto al cambio de la velocidad según el tiempo? No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros 3 Sé describir un movimiento en caída libre y en lanzamiento vertical? Sé describir un cuerpo en caída libre y en lanzamiento vertical de manera gráfica? 4 No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros 5 Sé comprender en qué situaciones de la vida cotidiana se observa la caída libre o el lanzamiento vertical de los cuerpos? No sé Sé un poco Lo sé bien Lo sé y soy capaz de explicarlo a otros Cpech - Nivelación 11

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