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Física Una trayectoria circular a velocidad constante. La gravedad en un movimiento vertical.La caída libre como el tiro vertical de objetos

"La física es el arte de descubrir la simplicidad oculta en la complejidad del universo, revelando las leyes fundamentales que gobiernan toda la existencia."

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Indice

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Referencias Biblograficas

Investiga qué es el sonido y sus características.

Investiga cómo las vibraciones generan ondas y cómo estas se propagan en diferentes medios.

Investiga y explica las características que describen el movimiento de proyectiles (también llamado tiro parabólico).

Investiga las características que describen una caída libre y un tiro vertical.

Investiga las características del movimiento circular uniforme (MCU).

La relación entre la velocidad angular (ω) y la velocidad lineal (v) es fundamental en la cinemática rotacional. Esta relación se expresa mediante la siguiente fórmula: v=ω⋅r Donde: 𝑣 es la velocidad lineal, es decir, la velocidad de un objeto en movimiento a lo largo de una trayectoria curva. 𝜔 es la velocidad angular, que indica cuántos radianes recorre un objeto por unidad de tiempo. 𝑟 es el radio o distancia del objeto desde el centro de rotación (en el caso de un movimiento circular).

¿Cuál es la relación entre la velocidad angular y la velocidad lineal?

1. Velocidad angular ω=∆θ/∆t2. Velocidad lineal v=r∙ω3. Aceleración centrípeta ac=v2/r=r∙ω24. Frecuencia y período f=1/T5. Posición angular θ(t)=θ0+ωt

Cuáles son las variables implicadas de movimiento circular uniforme (MCU)

• Radio (r): Distancia del objeto al centro de la trayectoria circular. • Velocidad Tangencial (v): Velocidad constante a lo largo de la trayectoria circular. • Frecuencia (f): Número de vueltas por unidad de tiempo. • Período (T): Tiempo que tarda en dar una vuelta completa. • Aceleración Centrípeta (ac): Aceleración dirigida hacia el centro de la trayectoria circular. • Fuerza Centrípeta (Fc ): Fuerza que mantiene al objeto en movimiento circular. • Ángulo (θ): Medida del ángulo recorrido por el objeto. • Velocidad Angular (ω) Tasa de cambio del ángulo con respecto al tiempo.

¿Cuáles son las ecuaciones que describen (MCU)?

En la Industria

2. Discos duros (HDD) y CD/DVD Aplicación: Los discos duros de las computadoras y los discos ópticos (CDs, DVDs, Blu-ray) utilizan la rotación de un disco con movimiento circular uniforme para almacenar y leer información. Importancia: En los discos duros, el movimiento circular permite que las cabezas de lectura/escritura accedan a diferentes partes del disco para almacenar o recuperar datos.

Enuncia ejemplos de aplicaciones del MCU en la vida cotidiana, la industria o la tecnología.

En la vida cotidiana

1. Relojes y mecanismos de relojería Aplicación: Los relojes mecánicos y algunos tipos de relojes de cuarzo tienen engranajes y mecanismos que realizan movimientos circulares uniformes. La manecilla de los segundos, por ejemplo, se mueve a una velocidad angular constante para indicar el paso del tiempo. Importancia: En la fabricación de relojes, la precisión del movimiento circular es fundamental para la exactitud del tiempo mostrado.

¿Cuál es el número mínimo de dimensiones en que se puede estudiar, tanto una caída libre como un tiro vertical? El número mínimo de dimensiones en las que se puede estudiar tanto una caída libre como un tiro vertical es una dimensión (1D). Caída libre.Tiro vertical.

Investiga las características que describen una caída libre y un tiro vertical.

¿Dónde conviene poner el sistema de referencia?, ¿por qué?

Sistema de referencia más comúnmente utilizado: Ubicación: Se coloca el origen del sistema de referencia en el punto de lanzamiento del objeto (en el caso del tiro vertical) o en el suelo (en el caso de caída libre). Dirección positiva: Se suele elegir el eje vertical y con la dirección positiva hacia arriba. ¿Por qué esta elección es conveniente? Simplificación de la aceleración debido a la gravedad: En la Tierra, la aceleración debida a la gravedad (𝑔) tiene un valor constante de aproximadamente 9.81m/s2 y siempre actúa hacia abajo, es decir, en dirección negativa cuando se usa un sistema de referencia con 𝑦positivo hacia arriba. Al colocar el sistema de referencia en el punto de lanzamiento (o en el suelo), y considerar la dirección positiva hacia arriba, la aceleración gravitacional se introduce en los cálculos con un signo negativo: 𝑎=−𝑔, lo cual refleja que la gravedad actúa en la dirección opuesta al movimiento ascendente del proyectil y favorece la aceleración hacia abajo en la caída.

Ecuaciones de movimiento para el tiro vertical: Posición en función del tiempo: y(t)=y0+v0t-1/2 gt2 Velocidad en función del tiempo: v(t)=v0-gt Relación entre la velocidad y la posición: v2=v02-2g(y-y0) .

Investiga las características que describen una caída libre y un tiro vertical.

Una vez establecido el sistema de referencia, ¿cuáles son las ecuaciones de movimiento que describen una caída libre?, ¿cuáles son las ecuaciones de movimiento que describen un tiro vertical?

Ecuaciones de movimiento para la caída libre: Posición en función del tiempo: y(t)=y0+v0t-1/2 gt2 Velocidad en función del tiempo: v(t)=v0-gt Relación entre la velocidad y la posición: v2=v02-2g(y-y0) .

Con base en el punto anterior, ¿cuántas ecuaciones de movimiento son necesarias para estudiar el tiro parabólico?, ¿cuáles son? Número de ecuaciones necesarias: Se necesitan dos ecuaciones de movimiento para describir completamente el tiro parabólico. Una para el movimiento horizontal y otra para el movimiento vertical. Movimiento horizontal (sin aceleración en la dirección horizontal, ya que asumimos que no hay resistencia del aire): x(t)=x0+v0cos(θ)tMovimiento vertical (acelerado debido a la gravedad): y(t)=y0+v0sin(θ)t-1/2gt2 .

Investiga y explica las características que describen el movimiento de proyectiles (también llamado tiro parabólico).

Una vez establecido el sistema de referencia, ¿cuáles son las ecuaciones de movimiento que describen una caída libre?, ¿cuáles son las ecuaciones de movimiento que describen un tiro vertical?

Mínimo número de dimensiones: El tiro parabólico debe ser estudiado en dos dimensiones: una dimensión horizontal y una dimensión vertical. Dimensión horizontal: El objeto se mueve con una velocidad constante en la dirección horizontal (si ignoramos la resistencia del aire). Dimensión vertical: El objeto se mueve bajo la influencia de la gravedad, acelerando en la dirección vertical. Aunque cada componente del movimiento puede analizarse por separado en una de las dos dimensiones, el movimiento global (la trayectoria parabólica) requiere un sistema de referencia bidimensional, en el cual ambas componentes se combinan para describir la trayectoria. .

Examina casos reales de aplicación del movimiento de proyectiles en deportes o tecnología militar.

Proyectiles En Deporte

Fútbol (Tiro libre o lanzamiento de balón): En el fútbol, el balón de fútbol se lanza con una velocidad inicial 𝑣0 y un ángulo 𝜃 respecto a la horizontal, siguiendo una trayectoria parabólica. Los jugadores de fútbol, al ejecutar un tiro libre, un tiro de esquina o un lanzamiento de larga distancia, deben tener en cuenta la física del tiro parabólico para maximizar la precisión y la distancia. Estudio de la trayectoria: Los entrenadores y jugadores calculan la trayectoria del balón para asegurarse de que llegue al lugar adecuado, como el arco contrario. Esto implica un análisis de la velocidad inicial, el ángulo de lanzamiento, y la altura desde la cual se lanza el balón. Estrategia en tiros libres: Un ejemplo clásico es el tiro libre, en el que los jugadores intentan lanzar el balón por encima de la barrera de jugadores, pero con suficiente ángulo y velocidad para que entre en el arco. La capacidad para calcular el ángulo de lanzamiento correcto y la potencia necesaria para superar la barrera y la distancia del gol es esencial. Ecuaciones del tiro parabólico: Las ecuaciones de movimiento que se mencionaron anteriormente son útiles para modelar la trayectoria del balón, ayudando a los jugadores a predecir dónde caerá el balón dependiendo del ángulo y la velocidad de lanzamiento.

Tipos de ondas Las ondas se clasifican principalmente según el medio en el que se propagan y la dirección de la oscilación de las partículas respecto a la dirección de propagación de la onda. 1. Según el medio de propagación.Ondas mecánicas.Ondas electromagnéticas.2. Según la dirección de la oscilación de las partículas.Ondas transversales.Ondas longitudinales.

Investiga cómo las vibraciones generan ondas y cómo estas se propagan en diferentes medios.

¿Qué es una onda?Una onda es una perturbación o vibración que viaja a través de un medio o el espacio, transportando energía sin que haya un desplazamiento neto de las partículas del medio. Las ondas son fundamentales en numerosos fenómenos físicos, como el sonido, la luz, y las ondas en el agua. En términos generales, una onda puede definirse como la propagación de una distorsión o fluctuación que transporta energía a través de un medio sin que las partículas del medio viajen con la onda.

Elementos Musicales

Enuncia ejemplos concretos en los que las ondas son esenciales, como en instrumentos musicales o en la tecnología de comunicación.

Cuerdas (Guitarra, Violín, Piano): Cómo funcionan: En instrumentos de cuerda, como la guitarra o el violín, las cuerdas vibran cuando se las toca o se las frota con un arco. Estas vibraciones crean ondas sonoras que se propagan por el aire. La frecuencia de las vibraciones de la cuerda determina la altura del sonido (nota musical). Las cuerdas más tensas y cortas vibran a frecuencias más altas, mientras que las cuerdas más largas y flojas vibran a frecuencias más bajas. Ondas involucradas: Las ondas sonoras generadas por las vibraciones de las cuerdas son ondas longitudinales (presión que se transmite a través del aire) y, en el caso de la cuerda misma, ondas transversales (vibraciones de las partículas de la cuerda).

Tecnología de Comunicación

Enuncia ejemplos concretos en los que las ondas son esenciales, como en instrumentos musicales o en la tecnología de comunicación.

Telefonía móvil (Ondas de microondas y radiofrecuencia): Cómo funcionan: En la telefonía móvil, las ondas electromagnéticas, especialmente en la gama de las microondas, se utilizan para transmitir señales de voz y datos entre teléfonos móviles y torres de comunicación. Estas señales viajan por el aire y son moduladas para llevar la información necesaria (como una llamada o un mensaje de texto). Ondas involucradas: Las ondas de radiofrecuencia y microondas son las principales que se utilizan en las comunicaciones móviles, permitiendo la transmisión inalámbrica de información a través de diversas tecnologías (GSM, 4G, 5G).

Investiga qué es el sonido y sus características

¿Cómo se produce el sonido? El sonido se produce cuando un objeto o superficie vibra, creando perturbaciones en las partículas de un medio (como el aire, agua o un sólido). Estas vibraciones provocan fluctuaciones de presión en el medio circundante, las cuales se transmiten como ondas sonoras. Proceso de producción del sonido: Vibración de un objeto: Cuando un objeto (como una cuerda de guitarra, una membrana de un tambor o las cuerdas vocales) se pone en movimiento, genera una vibración. Esta vibración puede ser hacia adelante y hacia atrás o hacia arriba y hacia abajo, dependiendo del tipo de objeto. Compresión y rarefacción: Las vibraciones de un objeto generan compresiones (zonas de alta presión) y rarefacciones (zonas de baja presión) en el medio a su alrededor. En el caso de una cuerda, por ejemplo, las vibraciones de la cuerda empujan las partículas cercanas de aire, creando áreas de mayor y menor presión. Onda sonora: Las áreas de compresión y rarefacción se propagan a través del medio, formando una onda longitudinal que transporta energía sin que las partículas del medio se desplacen significativamente de su posición de equilibrio. El oído humano detecta estas fluctuaciones de presión como sonido. .

Investiga qué es el sonido y sus características

Propagación del sonido en diferentes medios: El sonido se propaga como una onda longitudinal en diferentes tipos de medios. Sin embargo, la forma en que se propaga y la velocidad de propagación varían considerablemente según el medio (sólido, líquido, gas, vacío). 1. En sólidos: El sonido se propaga más rápidamente en los sólidos debido a que las partículas están muy cercanas entre sí. Esto permite que las vibraciones se transmitan de una partícula a otra de manera más eficiente. Velocidad de propagación: La velocidad del sonido en sólidos puede ser varias veces mayor que en los gases. Por ejemplo, el sonido viaja a aproximadamente 5000 m/s en el acero, mientras que en el aire es mucho más lento, alrededor de 340 m/s. Ejemplo: Si golpeas una barra de metal, puedes escuchar el sonido a través de la vibración de la barra, que se transmite rápidamente a través del material sólido. 2. En líquidos: El sonido se propaga a través de los líquidos con una velocidad intermedia entre los sólidos y los gases. Las partículas de un líquido están más separadas que en un sólido, pero aún lo suficientemente cercanas como para transmitir las vibraciones de manera eficaz. Velocidad de propagación: En agua, por ejemplo, el sonido viaja a aproximadamente 1500 m/s, mucho más rápido que en el aire, pero más lento que en los sólidos. Ejemplo: Cuando alguien grita bajo el agua, el sonido llega mucho más rápido que en el aire, pero no tan rápido como si se gritara directamente a través del aire. 3. .

Investiga qué es el sonido y sus características

3. En gases (como el aire): El sonido se propaga a través de los gases (como el aire) debido a las vibraciones que afectan las moléculas del gas. En este caso, las moléculas están más separadas que en los líquidos o sólidos, lo que hace que la propagación del sonido sea más lenta. Velocidad de propagación: En el aire, a temperatura ambiente (20°C), el sonido viaja a una velocidad de aproximadamente 340 m/s. La velocidad del sonido en los gases depende de la temperatura del gas; a mayor temperatura, mayor velocidad de propagación. Ejemplo: Cuando hablas o tocas un instrumento musical, las ondas sonoras se propagan a través del aire y llegan a los oídos de otras personas. 4. En el vacío: No puede propagarse sonido en el vacío, ya que en el vacío no hay partículas (como moléculas de aire) para transmitir las vibraciones. Las ondas sonoras requieren un medio material para propagarse, ya que son ondas longitudinales que dependen de la interacción entre partículas. Por qué no se propaga: En el vacío, no hay moléculas ni átomos que puedan vibrar y transmitir la energía de la onda sonora. Por lo tanto, el sonido no puede viajar a través del vacío del espacio. Ejemplo: En el espacio exterior, si se explota una bomba en una nave espacial, no se escuchará el sonido debido a la falta de un medio material en el vacío.

Sonido En Tecnología

Ejemplifica aplicaciones del sonido en tecnología, comunicaciones y entretenimiento.

a. Ultrasonido médico: Aplicación: El ultrasonido, que utiliza ondas sonoras de alta frecuencia, se emplea en diagnósticos médicos, como el ultrasonido (ecografía). Esta técnica no invasiva permite visualizar órganos internos, tejidos y incluso el desarrollo de un feto en el útero. Cómo funciona: Un transductor emite ondas sonoras de alta frecuencia que rebotan en los órganos y estructuras internas del cuerpo. Las ondas reflejadas se capturan y se procesan para generar imágenes en tiempo real. Ejemplo: Se utiliza en ecografías prenatales, en la detección de piedras en los riñones y en la exploración de órganos como el hígado y los riñones. b. Sonar (Detección submarina): Aplicación: El sonar (Sound Navigation and Ranging) es una tecnología utilizada en la navegación submarina y en la detección de objetos bajo el agua, como submarinos o peces. Cómo funciona: Emite ondas sonoras que viajan a través del agua, y al encontrar un objeto, las ondas sonoras se reflejan. La distancia al objeto se calcula midiendo el tiempo que tarda la onda en regresar al transductor. Ejemplo: El sonar se utiliza en la industria pesquera para localizar bancos de peces, y en la militar para la detección de submarinos.

Sonido En Entretenimiento

Ejemplifica aplicaciones del sonido en tecnología, comunicaciones y entretenimiento.

a. Música (Instrumentos musicales y grabaciones): Aplicación: El sonido es la base de la música. Los instrumentos musicales producen sonidos a través de la vibración de cuerdas, membranas o el paso de aire, y los grabadores convierten esos sonidos en archivos digitales para su almacenamiento y reproducción. Cómo funciona: En un instrumento musical, como una guitarra, la vibración de las cuerdas genera ondas sonoras que se propagan a través del aire. Los micrófonos captan estas ondas y las convierten en señales eléctricas. Luego, las señales se amplifican y se reproducen a través de altavoces. Ejemplo: Las grabaciones de música en CD, streaming de música o conciertos en vivo utilizan ondas sonoras para transmitir experiencias auditivas al público. b. Películas y videojuegos (Efectos de sonido): Aplicación: En el cine y en los videojuegos, los efectos de sonido son fundamentales para crear una atmósfera inmersiva.Cómo funciona: En las películas, los efectos de sonido se graban o se crean digitalmente y luego se incorporan en la postproducción para mejorar la narrativa. En los videojuegos, los sonidos se sincronizan con las acciones y los eventos del juego para enriquecer la experiencia del jugador. Ejemplo: En una película de acción, el sonido de una explosión o el rugido de un motor de avión es creado digitalmente y luego se reproduce a través de sistemas de sonido envolvente en los cines.

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Referencias Biblograficas