5 -GUIA FISICA TEMA 1

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INSTITUCIÓN EDUCATIVA GABRIEL ESCORCIA GRAVINI

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GUIA DE TRABAJO 1.

Identificación de la Guía

AREA Y ASIGNATURA DOCENTE NOMBRE DEL ESTUDIANTE

FÍSICA HENRY OSORIO ALVARINO

GRADO PERIODO GRUPO

10° 1

NUMERO Y TITULO DE LA UNIDAD

Las leyes de Newton

Guía N°

1

N° 1

Tema TEMA 1: VECTORES

Fecha inicio 1 de febrero 2021

2

Parcial 1

15 de febrero 2021

Fecha final 19 de febrero 2021 19 de febrero 2021

Actividades Asociadas Actividad 1.

Fecha Limite de Entrega

Parcial 1

19 de febrero 2021

19 de febrero 2021

3 4 3 4 2.

Propósito

Comprender el concepto de vector y encontrar la resultante de una suma de vectores. 3.

Orientación Didáctica Al desarrollar la guía - taller, tenga presente las siguientes orientaciones:



Leo detenidamente la información que se presenta en la presente guía.

 

Leo el objetivo y los indicadores para que tome conciencia de lo que se espera que alcance con el desarrollo de la guía. Respondo a la Exploración o Conducta de entrada.



Resalto las ideas importantes en la estructuración del tema.



Busco el significado de las palabras que desconozco.



Elaboro una lista de interrogantes para discutirlos en grupo.

Recursos: calculadora científica. cuaderno 100 hojas cuadriculado. Lápiz, regla, transportador y borrador. NO ES OBLIGATORIO, PERO SE RECOMIENDA: libro de física de décimo: proyectos saberes física-Santillana. INSTRUCCIONES: Debes leer la guía completa, a lo largo de la guía encontrarás preguntas y actividades que debes resolver en el cuaderno y al final de la guía encontrarás más actividades que debes resolver en el cuaderno.

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Exploración o Conducta de Entrada Analiza la siguiente situación. Un bote navega en un rio como muestra la siguiente figura:

El conductor desea dirigirse hacia la izquierda, por lo tanto la velocidad del motor apunta hacia la izquierda, pero la velocidad de la corriente del rio apunta hacia la derecha. Responde: ¿Qué condiciones deben cumplirse para que el bote logre avanzar hacia la izquierda?

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TEMA 1: VECTORES Regresando a la pregunta planteada en la conducta de entrada, vamos a analizar la situación.

Por ejemplo, si la velocidad del motor es 40 km/h y la velocidad de la corriente es de 15 km/h, entonces el conductor logrará moverse hacia la izquierda.

Ya sabemos que en este ejemplo se moverá hacia la izquierda, pero ¿con qué velocidad?

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¿Pero que pasa si la velocidad de el motor es menor que la velocidad de la corriente del rio?

Por ejemplo, si la velocidad del motor es 10 km/h y la velocidad de la corriente es de 15 km/h, entonces el bote se moverá hacia la derecha.

Ya sabemos que en este ejemplo se moverá hacia la derecha, pero ¿con qué velocidad?

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¿Y qué pasaría si la velocidad del motor es igual a la velocidad de la corriente del rio?

Como te puedes dar cuanta, para realizar operaciones con la velocidad es necesario tener en cuenta la dirección. Esto ocurre porque la velocidad es una magnitud vectorial. En física existen dos tipos de magnitudes: Las escalares y las vectoriales. A continuación, hablaremos de cada una.

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¿puedes nombrar otros ejemplos de magnitudes escalares?

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Ahora consulta y escribe en tu cuaderno la definición de segmento dirigido.

Los vectores tienen una magnitud y una dirección. La magnitud representa el valor de la cantidad, o sea mientras más grande sea el vector, mayor es la cantidad que representa. La dirección nos dice hacia donde apunta el vector y se representa por medio de un ángulo. Los vectores se nombran con letras y un flecha en la parte superior de la letra:

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Antes de continuar, debes ver el siguiente video: ESCALARES Y VECTORES – julioprofe https://www.youtube.com/watch?v=ZwrYt5uEmm8

Luego resuelve en tu cuaderno: Realiza un mapa conceptual acerca de las magnitudes físicas.

Ahora analizaremos una situación más compleja:

En esta situación, el bote intenta cruzar el rio. Puedes ver que la velocidad del motor de la lancha apunta hacia el norte, y la velocidad de la corriente del rio apunta hacia el este.

Para resolver este interrogante, podemos aplicar un procedimiento llamado: Suma de vectores por el método gráfico o método del paralelogramo. A continuación, te explico cómo funciona este método. Cómo su nombre lo indica, este método requiere que hagas gráficos en tu cuaderno. Lo primero que harás es dibujar los vectores en tu cuaderno teniendo en cuanta las proporciones, esto significa que el vector de 10 m/s debe medir 10 unidades y el vector de 6 m/s debe medir 6 unidades, para esto utilizarás la cuadrícula de tu cuaderno, mira la siguiente imagen para que sepas como debes hacerlo:

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A cada vector le colocas el nombre que desees, yo los llamé d y e. Luego debes construir la siguiente figura:

Esta figura se llama paralelogramo, ya que sus lados opuestos son paralelos. Luego debes trazar la diagonal del paralelogramo como se muestra a continuación:

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La diagonal es el vector resultante de la suma de los vectores d y e, este vector resultante representa la velocidad de la lancha. Luego con una regla y manteniendo las proporciones, debes medir este vector para saber cuál es su magnitud.

Te darás cuenta que ese vector mide aproximadamente 11.7 unidades, o sea 11.7 cuadritos de tu cuaderno. Entonces la velocidad de esa lancha será de 11.7 m/s

El ángulo lo puedes medir con tu transportador:

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Por lo tanto, la lancha se moverá con una velocidad de 11.7 m/s y con ángulo de 59° como indica la figura:

Ahora realizaremos otro ejemplo más complejo:

Una caja se encuentra en el piso como indica la figura, dos personas intenta halarla con las fuerzas mostradas. Debemos encontrar la fuerza resultante y l dirección en que se moverá la caja.

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Como ya sabes, primero debes construir el paralelogramo:

Después trazar y medir la diagonal:

Por último, mides el ángulo:

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Como conclusión, la fuerza resultante de las dos personas es de 18.5 N (Newtons), con un ángulo de 10.9°. Recuerda que estos valores son aproximados, así tal vez cuando lo resuelvas obtengas una fuerza de 18 N o 19 N, incluso 20 N. Y tal vez midas ángulos de 10° o también 11°, no te preocupes, si no te da exactamente lo mismo de la figura.

HERRAMIENTA ONLINE VECTOR ADDITION Como herramienta de apoyo para resolver estos ejercicios, utilizaremos el siguiente simulador online: https://phet.colorado.edu/sims/html/vector-addition/latest/vector-addition_en.html

Cuando abras este link verás la siguiente pantalla:

Debes dar click sobre la opción Explore 2D

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Y verás lo siguiente:

Esta es la pantalla en la que puedes resolver los ejercicios. A mano izquierda puedes ver tres vectores

Estos son los vectores que se pueden utilizar.

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Vamos a suponer que tienes que sumar los siguientes vectores utilizando la herramienta online:

Primero debes dibujarlos en la cuadrícula de la herramienta: Para dibujar un vector, debes arrastrarlo hacia la cuadrícula:

Luego debes seleccionar la casilla Values:

De esta manera, la herramienta te mostrará la magnitud del vector que dibujaste:

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Luego, sosteniendo el vector por el extremo, puedes moverlo y girarlo hasta que tenga la magnitud y dirección que pide el ejercicio que estás resolviendo, en este caso necesitamos un vector de magnitud 11.2 y con la dirección que pide el ejercicio:

Luego debes agregar el vector b:

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También lo puede mover y ajustar para que mida lo que pide el ejercicio:

Para encontrar el vector resultante, debes seleccionar la casilla Sum:

Así podrás obtener el vector resultante:

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Este vector lo puedes mover, pero no puedes modificar su magnitud ni su dirección, lo colocaremos en el punto de inicio de los dos vectores:

El vector resultante tiene una magnitud de 25.1, para conocer su dirección, podemos moverlo y luego seleccionar la casilla que muestra un ángulo:

De esta manera la herramienta nos muestra el ángulo no sólo del vector resultante, sino de todos los vectores:

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Entonces el vector resultante tiene una dirección de 23.5°

Ya puedes encontrar la resultante de la suma de dos vectores con el método gráfico y la herramienta online.

COMPONENTES RECTANGULARES DE UN VECTOR

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Aunque no es posible conocer los vectores iniciales que originaron al vector resultante, sí es posible descomponer un vector en dos componentes rectangulares. En la siguiente imagen podemos ver que el vector F (en color rojo) se descompone en dos vectores Fx y Fy (en color azul)

En general, las componentes de un vector son otros vectores, en direcciones perpendiculares. El eje de referencia principal más utilizado es el plano cartesiano. En pocas palabras, todo vector puede descomponerse en dos vectores que son perpendiculares. Ejemplo: Descomponer el siguiente vector en sus componentes rectangulares:

Primero debes trazar dos líneas perpendiculares a partir del punto final del vector (la punta de flecha):

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Después, debes dibujar los dos vectores correspondientes a las componentes rectangulares:

Esos dos vectores que aparecen con línea punteada son las componentes rectangulares, el horizontal se llama componente del eje x y el vertical se llama componente del eje y:

Luego, mides la magnitud de cada uno, puedes contar los cuadritos de tu cuaderno:

Estas medidas son aproximadas.

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Ahora aprenderás a encontrar las componentes rectangulares con la herramienta online VECTOR ADDITION:

Primero debes dibujar el vector y luego seleccionar la opción que aparece señalada en el círculo rojo. De esta manera la herramienta te mostrará las componentes:

En tu cuaderno, después, lo colocas los nombres. Los signos negativos aparecen porque recuerda que el eje x es negativo a la izquierda y el eje y es negativo hacia abajo.

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VECTORES EN EL PLANO CARTESIANO Para un mejor manejo de los vectores, se suele ubicarlo en el origen del plano cartesiano:

De esta manera las componentes rectangulares quedan ubicadas sobre el eje x y el eje y respectivamente:

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Otros ejemplos:

En el plano cartesiano, también se puede ubicar más de un vector como se muestra a continuación:

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Ahora, con todo lo que has aprendido resuelve los siguientes ejercicios:

ACTIVIDAD INSTRUCCIONES: resuelve los ejercicios en tu cuaderno utilizando los procedimientos que aparecen en esta guía. Luego tómales fotos a tus cuadernos y pégalas en un archivo de Word (una foto por página en posición vertical que se vea claro todo).

1. En cada uno de los siguientes ejercicios, encuentra la resultante de la suma de los vectores mostrados, debes encontrar la magnitud del vector resultante. Realiza el procedimiento en tu cuaderno cuadriculado, luego en la HERRAMIENTA ONLINE VECTOR ADDITION debes realizar el ejercicio también, tomar una captura de pantalla y agregarla a tu tarea. Debes entregar cada ejercicio con foto de tu cuaderno y con la captura de la HERRAMIENTA ONLINE VECTOR ADDITION.

a.

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b.

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g.

2. Sobre un bloque se aplican dos fuerzas como muestra la siguiente figura:

Encuentre la magnitud y dirección de la fuerza resultante. Puedes hacerlo manual o en la herramienta VECTOR ADDITION.

3. Un barco es remolcado por otros 2 botes más pequeños como muestra la figura. Cada bote aplica una fuerza diferente, la fuerza 1 es de 11N con un ángulo de 55° y la fuerza 2 es de 13N con un ángulo de 13N. Encuentre la magnitud y dirección de la fuerza resultante. Puedes hacerlo manual o en la herramienta VECTOR ADDITION.

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4. En los siguientes ejercicios, debes descomponer cada vector en sus componentes

rectangulares, luego debes medir la magnitud de cada componente. Realiza el procedimiento en tu cuaderno cuadriculado, luego en la HERRAMIENTA ONLINE VECTOR ADDITION debes realizar el ejercicio también, tomar una captura de pantalla y agregarla a tu tarea. Debes entregar cada ejercicio con foto de tu cuaderno y con la captura de la HERRAMIENTA ONLINE VECTOR ADDITION.

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d.

5. Una persona hala un bloque como se muestra la figura:

a. Encuentra las componentes rectangulares de la fuerza. Puedes hacerlo manual o en la herramienta VECTOR ADDITION. b. El bloque tiene un peso de 9N ¿crees que el bloque se levantará del suelo? JUSTIFICA TU RESPUESTA.
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