Velocidad, Aceleración y Fuerza

Contenido: Interacciones en fenómenos relacionados con la fuerza y el movimiento. Procesos de desarrollo de aprendizaje: Identifica los elementos y los diferentes tipos de movimiento relacionados con la velocidad y aceleración y realiza experimentos sencillos.

Movimiento de los objetos, Rapidez, Velocidad y Aceleración

Para recuperar lo que sabes acerca de los temas que revisarás en esta sesión, anota las siguientes preguntas en tu cuaderno, y reflexiona en sus posibles respuestas. • ¿Cómo se puede distinguir si un objeto se ha movido? • ¿Qué es un marco de referencia? • ¿Son diferentes la distancia y el desplazamiento cuando se mueve un objeto? • ¿Hay alguna diferencia entre rapidez y velocidad? • ¿Qué significa que un objeto acelere?

El movimiento está en todo lo que nos rodea; aunque no lo notemos, hay muchas cosas en movimiento a nuestro alrededor. Para tener una idea más clara de esto.

Un cuerpo u objeto se ha movido cuando ya no está en el mismo lugar que cuando se empezó a observar. Si un objeto cambia de posición con respecto a otro decimos que se ha movido. Entonces, el movimiento es un cambio en la posición, pero la posición ¿con respecto a qué? Por ejemplo, cuando vas en bicicleta, no te mueves con respecto a ella, ya que siempre estás en la misma posición sobre la bici, por lo tanto, con respecto a la bici no estas en movimiento. Pero si una persona te ve de lejos, verá que estas cambiando de posición, por lo tanto, para este observador sí te estarás moviendo. El movimiento es relativo, y para saber si algo se mueve o no, se debe definir un punto de referencia.

Una vez que ya sabes cómo identificar que un objeto se mueve, lo siguiente que es de interés es qué camino sigue. Aquí existen tres términos que debes recordar, desplazamiento, trayectoria y distancia. Para entender mejor la diferencia entre desplazamiento, trayectoria y distancia, analiza lo que pasa con los corredores de atletismo. El desplazamiento se define como la distancia entre los puntos de inicio y fin de un movimiento. Recuerda que el desplazamiento es una magnitud vectorial, por lo que tiene magnitud, dirección y sentido La trayectoria es una línea recta que va del punto de salida a la meta. Mientras que la distancia es la longitud de dicha trayectoria, que para este primer ejemplo también es de 100 metros. La distancia es una magnitud escalar, que solo se compone por un número y una unidad de medida

El punto de referencia es un lugar arbitrario, pero a partir de este se pueden medir distancias para localizar objetos. Por ejemplo, en casa puedes considerar como punto de referencia la puerta de entrada, y calcular a cuántos metros está la tienda más cercana. Esta distancia variará dependiendo de la casa que se considere como punto de referencia. Los puntos de referencia son la base sobre la que se construyen los marcos de referencia, que básicamente son todas las coordenadas que se pueden generar desde el punto de referencia, que sirven para medir la posición y otros fenómenos físicos.

Registra las siguientes definiciones en tu cuaderno.

• Desplazamiento:
• Distancia:
• Trayectoria:
• Marco de Referencia:
• Movimiento:
• Plano cartesiano:

Rapidez, Velocidad y Aceleración

La rapidez es una magnitud escalar, es decir que solo está compuesta por un número y una unidad. Además, matemáticamente se obtiene cuando se divide la distancia recorrida entre el tiempo total que tomó realizar el movimiento. Por ejemplo, si caminas una distancia de 1500 metros en 10 minutos, siguiendo la trayectoria que se ve en la imagen. Tendrás que tu rapidez es el resultado de dividir los 1500 metros entre los 10 minutos que tomó el movimiento, es decir 150 metros por minuto.

Como puedes ver, para calcular la rapidez se utiliza la distancia recorrida, es decir, la longitud total de la trayectoria que se siguió. Pero existe otra magnitud que da información sobre el movimiento de los cuerpos, el desplazamiento. En este ejemplo, puedes ver que la trayectoria caminada no es una línea recta, si no que se siguió un camino irregular, entonces, el desplazamiento será diferente a la distancia recorrida. Ahora supón que se mide el desplazamiento en este ejemplo, y da un total de 800 metros. Si divides el desplazamiento entre el tiempo que llevó el movimiento, el resultado recibe el nombre de velocidad. La velocidad es el resultado de dividir el desplazamiento entre el tiempo. La velocidad será de 80 metros por minuto, y, además, también es un vector, es decir se debe indicar su dirección y sentido.

En este ejemplo, la magnitud de la rapidez y la velocidad no son iguales, pero se puede dar el caso en el que sí coincidan, cuando la trayectoria que siga el cuerpo en movimiento sea una línea recta.También puede haber otro caso extremo, en donde el objeto recorra una distancia, pero su desplazamiento sea cero, como cuando se regresa al mismo punto de partida.

Es muy común encontrar la aceleración en la vida cotidiana, y nos indica cómo cambia la velocidad. Piensa, por ejemplo, cuando estas en reposo y comienzas a caminar, en un principio, tu velocidad era cero, ya que no te movías, pero después, al iniciar el movimiento tu velocidad cambió aumentando, por lo tanto, existió una aceleración. Otro ejemplo es cuando un automóvil frena para detenerse, en su movimiento hubo un cambio de velocidad, en este caso una disminución, y por lo tanto una aceleración, aunque es una aceleración negativa o desaceleración. Además, como la velocidad es una magnitud vectorial, otra forma de modificarla es cambiando su dirección, entonces, si vas en una bicicleta y tomas una curva, aunque la velocidad no cambie tu dirección sí lo hará, por lo que existirá una aceleración.

En ese caso, sí será posible obtener un valor para la rapidez, pero no para la velocidad, ya que el desplazamiento será igual a cero. Entonces, la diferencia entre rapidez y velocidad, es que la rapidez depende de la distancia recorrida, mientras que la velocidad depende del desplazamiento.Hasta ahora has considerado que los movimientos recorren desplazamientos iguales en tiempos iguales, es decir que tienen una velocidad constante. Pero ¿qué pasa si un objeto se mueve más rápido o más lento? Cuando existe un cambio en la velocidad con la que se realiza un movimiento se habla de un movimiento acelerado. La aceleración indica el cambio en la velocidad, en cuánto aumenta o en cuánto disminuye. Al igual que la velocidad, es una magnitud vectorial, por lo que comparte sus características con esta última, es decir, tiene magnitud, dirección y sentido. Un movimiento acelerado con el que probablemente estés familiarizada o familiarizado es la caída libre, que se presenta cuando dejamos caer un objeto sobre el suelo. Por la acción de la gravedad, un objeto en caída libre aumenta su velocidad, lo que significa que se está acelerando.

Actividad 1¿Qué es la rapidez? ¿Cuál es la fórmula de rapidez? ¿Qué es la velocidad? ¿Cuál es la fórmula de velocidad? ¿Qué es la aceleración? ¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad?

FUERZA Proceso de desarrollos de aprendizaje: Identifica y describe la presencia de fuerzas en interacciones cotidianas (fricción, fuerzas en equilibrio). Para eso anota las siguientes preguntas en tu cuaderno y respóndelas. Las preguntas son: • ¿Por qué se mueven los objetos? • ¿Qué es una fuerza? • ¿Cómo se clasifican las fuerzas? • ¿Cuáles son las características de las fuerzas?

Cuando un objeto cambia su estado de movimiento o de reposo, es porque ha experimentado una fuerza. Una fuerza es una interacción entre dos o más objetos, que da como resultado un movimiento o alguna deformación. La interacción a través de fuerzas puede ocurrir de dos formas, la que quizá sea más fácil de identificar es cuando los objetos o cuerpos se tocan, pero también se puede dar el caso de que interactúen sin tocarse, es decir, a distancia.

Las fuerzas de contacto requieren que los objetos que interactúan se toquen, como cuando pateas un balón o empujas una puerta. Por otro lado, en las fuerzas a distancia ocurre la interacción entre dos o más objetos, pero sin que se toquen.

Es muy interesante ver cómo a pesar de que los objetos no se tocan existe una interacción entre ellos, provocada por una fuerza a distancia. Isaac Newton dedicó una parte de su vida al estudio del movimiento de los cuerpos, y formuló tres leyes que permiten estudiar y predecir el comportamiento de los cuerpos cuando experimentan una o varias fuerzas.

Las tres leyes de Newton, te permiten analizar y predecir los movimientos de los cuerpos desde el conocimiento de las fuerzas que experimentan. Debes recordar que la fuerza es un vector, y por lo tanto las características que posee son: magnitud, dirección y sentido. Para analizar cómo es que interactúan una o más fuerzas sobre un cuerpo u objeto, se utiliza un diagrama de cuerpo libre.

Entonces, se pueden clasificar las fuerzas en dos tipos, fuerzas de contacto y fuerzas a distancia.

El diagrama de cuerpo libre es muy útil para analizar las fuerzas que está experimentando un objeto, y también te deja ver porque a veces estas fuerzas no producen movimiento, ya que se anulan entre sí.

Actividad de cierre Contesta las siguientes preguntas 1. ¿Por qué se mueven los objetos? 2. ¿Qué es una fuerza? 3. ¿Cómo se clasifican las fuerzas? 4. ¿Cuáles son las características de las fuerzas? 5. ¿Qué son las fuerzas por contacto? 6. ¿Qué son las fuerzas a distancia? 7. ¿Menciona al menos dos ejemplos de fuerza por contacto y dos a distancia? 8. ¿Qué es el diagrama de cuerpo libre? 9. Realiza la representación de un diagrama de cuerpo libre