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UNIDAD III: MOVIMIENTO Y FUERZA 1° objetivo: Describir el movimiento, como un concepto relativo I Introducción. Lectura de la introducción del capítulo. II Preguntas exploratorias. -Si observa un auto en funcionamiento ¿lo observa igual, si viaja en otro auto, o en el corredor de una casa? -¿se mueve la Tierra? ¿Se percibe ese movimiento? -Indique un ejemplo de algún cuerpo que para usted, e encuentre completamente estático III Desarrollo del objetivo.

1) Lectura de la sección 3.1. Realizar los dibujos con supervisión. 2) Realizar actividad 3.1

2° objetivo: Identificar las características del movimiento I Preguntas exploratorias. -¿Hay alguna diferencia entre los conceptos: distancia y desplazamiento? -Indique una trayectoria para ir del aula a la dirección. II Desarrollo del objetivo.

1) Desarrollo de la sección 3.2 con supervisión. Es conveniente dibujar la figura en la pizarra, y discutir los procedimientos para completar las preguntas.

2) Utilización de una situación física real, sea dramatizada o por medio de dibujos o fotografías, lograr la comprensión de las características del movimiento.

3) Realizar actividad 3.2 3° Objetivo: Identificar los diversos tipos de trayectorias. I Preguntas exploratorias. Realizar preguntas sobre trayectorias de algunos móviles conocidos por los estudiantes. No importa si no conocen el nombre de la trayectoria, lo importante es que la puedan identificar.

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II Desarrollo del objetivo.

1) Desarrollo del apartado 3.3 2) Realizar la actividad 3.3, en grupos de trabajo.

4° objetivo: Calcular las variables de un movimiento rectilíneo uniforme. I Preguntas exploratorias. -¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad? -Insistir en que se ejemplifique los conceptos de distancia, desplazamiento, rapidez y velocidad. II Desarrollo del objetivo.

1) Lectura del apartado 3.4 y compararlo con el 3.6. 2) Elaboración de un mapa conceptual, con los términos estudiados hasta el

momento: (elaborarlo en cuaderno en forma horizontal)

Movimiento Se define como: Es relativo porque:

Presenta las siguientes características

Trayectoria Distancia Desplazamiento Rapidez Velocidad Puede ser Se relaciona con: Puede ser: Se relaciona con:

Tipos de trayectorias con un dibujo c/u dibujo con aumento variable constante

de v dibujo con dibujo disminución v

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3) Estudio y discusión del cuadro 3.1 4) Explicación de los ejemplos 1,2 3. Realizar otros en el cuaderno 5) Desarrollo de la actividad 3.4

IV Sugerencias para adecuaciones curriculares no significativas.

1) Buscar recortes, sobre cuerpos en movimiento con diversas trayectorias. 2) Dar prácticas extras, sobre el uso de las ecuaciones de movimiento.

5° Objetivo: Determinar la naturaleza de la fuerza y sus elementos. I Introducción. Lectura del primer párrafo de la sección 3.5 II Preguntas exploratorias. -¿Qué es una fuerza? -Indique varios ejemplos de fuerzas -¿Hay alguna diferencia, en si empujo un pupitre hacia la derecha, que si lo hago hacia la izquierda? III Desarrollo del objetivo.

1) Estudio y discusión del concepto de fuerza, así como de sus elementos. 2) Estudio de los elementos, utilizando ejemplos dramatizados por los

estudiantes. Por ejemplo, levantar un bulto del suelo, lanzar un papel al basurero, jalar un pupitre, entre otros.

3) Análisis de las figuras A y B, y elaboración del cuestionario. 6° Objetivo: Describir algunos tipos de fuerzas y sus efectos sobre los cuerpos. II Preguntas exploratorias. ¿Cuál sería un ejemplo de un cuerpo que se deforma? ¿Cuál puede ser un ejemplo de un cuerpo que experimenta ruptura? ¿Cómo se puede percibir la fuerza de gravedad? Desarrollo del objetivo.

1) Lectura de la sección3.6 2) Discusión sobre los efectos de las fuerzas: Se pueden utilizar las siguientes

fotografías para ejemplificar dichos efectos:

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Figura 1 Algunos cuerpos se deforman muy poco: son los cuerpos rígidos, ejemplo: un bloque de vidrio, de acero, o una piedra. Estos pueden sufrir ruptura.

Figura 2

Si un cuerpo es deformado por acción de una fuerza y al cesar la fuerza recupera su forma original, este cuerpo pertenece a los llamados cuerpos elásticos o flexibles. Esto sucede con los resortes, gomas, elásticos.

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Figura 3:

Hay cuerpos que se deforman cada vez que se aplica una fuerza sobre ellos, pero que no recuperan su forma original, debido a la plasticidad, son llamados cuerpos plásticos

Figura 4: deformación

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Figura 5: Elongación

Figura 6:

Compresión

Torsión

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3) Estudio de las secciones 3.6.2 y 3.6.3 4) Elaboración de un esquema de ideas:

Fuerza Se define como: Pueden ser: De contacto De acción a distancia Por ejemplo: Por ejemplo Fuerza de gravedad

Fuerzas que Fuerza de causan sismos fricción.

Explicación

Explicación Explicación 7° Objetivo: Calcular fuerzas a partir de la II ley de Newton I Preguntas exploratorias. ¿Cuál es la unidad de medida de la fuerza en el S.I? II Desarrollo del objetivo.

1) Estudio de la sección 3.7 2) Explicación o estudio individual de los ejemplos utilizando las fórmulas. 3) Realizar otros ejemplos en la pizarra

8° Objetivo: Identificar el concepto de campo gravitacional y su relación con el peso. I Preguntas exploratorias. ¿Qué pesa más 1 kg de papas o 1 kg de algodón?

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¿Es correcta la siguiente frase “Yo peso 65 kg”? ¿Por qué? II Desarrollo del objetivo.

1) Lectura de la sección 3.8. 2) Dibujar la figura de la sección en la pizarra, para su análisis, enfatizando, en

el valor de la gravedad. 3) Estudio de la diferencia entre peso y masa, y del cálculo del peso.

Desarrollo de otros ejemplos en la pizarra. 4) Responder las preguntas de la sección. 5) Desarrollo de la actividad 3.5

IV Sugerencias para adecuaciones curriculares no significativas.

1) Repaso de los conceptos, utilizando un cuestionario guía. 2) Uso de ejercicios extra, en el uso de las fórmulas.

9° Objetivo: Describir el desarrollo evolutivo de las máquinas. I Introducción Lectura de la sección 3.9 II Preguntas exploratorias. ¿Qué es una máquina? ¿Cuáles fueron las primeras máquinas que se fabricaron? Indique varios usos que tengan las máquinas en la actualidad III Desarrollo del objetivo.

1) Lectura de la sección 3.10 2) Elaboración de una línea del tiempo, con las principales invenciones,

basándose en la sección 3.10. 3) Pedir recortes sobre algunas máquinas en la actualidad, para completar el

cuadro al final de la sección 3.10. 4) Asignar a cada estudiante una máquina de la actualidad, tal que se

investigue más profundamente sobre ella, y se pueda realizar una exposición, o un afiche con las características principales de la máquina elegida.

10° objetivo: Identificar las aplicaciones de las máquinas simples y sus modelos. I Introducción Lectura de la sección 3.12. Completar actividad intermedia a modo de discusión grupal.

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II Preguntas exploratorias. -¿Qué función tienen: los planos inclinados, las palancas, la rueda, el eje y la polea? -Indique ejemplos. III Desarrollo del objetivo. 1) Lectura, a nivel grupal de las secciones 3.12.1 a la 3.12.6. 2) Se puede utilizar la dinámica llamada “El pozo de la realidad”. Para elaborarla se requiere una caja de cartón que simulará el pozo; dentro de ella colocan dibujos de diversas máquinas simples, o de máquinas compuestas, que evidencien algunas simples, como parte de ellas. Seguidamente los estudiantes toman un dibujo o fotografía al azar, y debe indicar el nombre de la máquina, y explicar con sus palabras las características aprendidas, un poco de historia, etc., sobre la misma; a su vez debe contestar preguntas de sus compañeros, aunque tenga que buscar la respuesta en el libro del texto. 3) Completar las preguntas del libro, y realizar el repaso de conceptos. Dibujos que s pueden utilizar en la actividad “Pozo de la realidad”

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Los alicates son palancas

combinadas (una pareja de

palancas unidas en el punto de

apoyo). La carga es la

resistencia que el objeto opone

al cierre de la herramienta.

Las tijeras son palancas combinadas de

primera clase. Realizan una fuerte

acción de corte cerca del punto de

apoyo. La carga es la resistencia del

material a la acción de corte de las

hojas de la tijera.

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Romana

El punto de apoyo no está en el

centro, y el peso se desplaza

por la barra hasta que equilibra

el objeto que debe ser pesado.

Balanza

El objeto que se pesa es la cerga, y los

contrapesos realizan la fuerza para

equilibrar el mecanismo. Ambos pesos

son iguales y se encuentran a la misma

distancia del punto de apoyo.

Experimento recomendado

MEDICIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS CINEMÁTICAS

Material

1 carrito movido con pila o cuerda 1 reloj que marque segundos 1 pila nueva 1 cinta métrica

Procedimiento.

1. Mida, en una superficie plana, las distancias 1 m - 1.5 m - y 2 m. Ponga el carrito para recorrer estas distancias, Mida el tiempo que él demora para recorrer cada una de esas distancias (Ver la figura).

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Carrito recorriendo las distancias indicadas

Escriba los resultados, en la segunda columna de este cuadro:

Distancia recorrido (metros)

Tiempo gasto (segundos)

Rapidez (m/s)

1.0 . .

1.5 . .

2.0 . .

a) Los datos obtenidos, ¿son cantidades fundamentales o cantidades derivadas? _________________________________________________________________

b). Divida cada una de las distancias recorridas por el tiempo que el carrito demoró en recorrerlas, y escriba los resultados en la tercera columna.

c) Estas divisiones definen una nueva magnitud física. ¿Cuál es? ¿Es una cantidad fundamental o derivada?

_________________________________________________________________ Respuesta

d) Escriba la ecuación matemática que relaciona las tres cantidades físicas de la tabla

Adaptado de: http://educar.sc.usp.br/ciencias/fisica/fisica.espanhol/respan.htm#r1a

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Curiosidades Con más maña que Colón «Cristóbal Colón fue un gran hombre, escribía un escolar en uno de sus ejercicios de composición, que descubrió América y puso un huevo de pie». Ambas hazañas le parecían al joven escolar igualmente dignas de admiración. En cambio, el humorista norteamericano Mark Twain no veía nada extraordinario en que Colón hubiera descubierto América: «Lo sorprendente hubiera sido que no la hallara en su sitio». Y yo pienso que tampoco vale mucho la segunda proeza del insigne navegante. ¿Sabe usted cómo puso Colón el huevo de pie? Simplemente lo chafó contra la mesa, es decir, aplastó la cáscara en su parte inferior. Con esto, como es natural, cambió la forma del huevo. Pero, ¿cómo puede ponerse en pie un huevo, sin cambiar su forma? Este problema no fue resuelto por el intrépido marino. Sin embargo esto es incomparablemente más fácil que descubrir América e incluso la isla más diminuta. Le enseñaré tres procedimientos de hacerlo: uno, para los huevos duros, otro, para los crudos, y el tercero, para unos y otros. Para poner de pie un huevo duro no hay más que hacerlo girar con los dedos de una mano o entre las palmas de las dos manos, como si fuera un trompo: el huevo comenzará a girar de pie y conservará esta posición mientras gire. Después de hacer dos o tres pruebas, este experimento se logra realizar con bastante facilidad. Pero por este procedimiento no se puede poner de pie un huevo crudo: como quizá haya notado usted, los huevos crudos giran mal. En esto consiste precisamente un procedimiento seguro de distinguir, sin romper la cáscara, un huevo cocido de otro crudo. El contenido líquido del huevo crudo no es arrastrado por un movimiento de rotación tan rápido como el de la cáscara y, por esto, parece que lo frena. Hay, pues, que buscar otra manera de poner el huevo de pie. Este procedimiento existe. El huevo se sacude fuertemente varias veces: con esto, la yema rompe su delicada envoltura y se esparce por el interior del huevo. Si después se pone el huevo de pie sobre su extremo romo y se mantiene en esta posición durante cierto tiempo, la yema -que es más pesada que la clara escurre hacia abajo y se reúne en la parte inferior del huevo. En virtud de esto el centro de gravedad del huevo desciende y éste adquiere una estabilidad mayor que la que tenía antes de someterlo a la operación indicada.

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Figura 17

Finalmente, hay un tercer procedimiento de poner de pie el huevo. Se pone, por ejemplo, sobre el tapón de una botella tapada, y encima de él se coloca otro tapón con tenedores clavados. Todo este «sistema> (como diría un físico) es bastante estable y conserva el equilibrio incluso si la botella se inclina con precaución. ¿Por qué no se caen el tapón y el huevo?

Figura 18

Por la misma razón que no se cae un lápiz colocado verticalmente sobre un dedo, si se le hinca previamente un cortaplumas. «El centro de gravedad del sistema está más bajo que su punto de apoyo -le explicaría a usted un científico. Esto quiere decir, que el punto a que está aplicado el peso del «sistema» se encuentra más bajo que el punto en que dicho sistema se apoya. Tomado de: Experimentos maravillosos de Yakov Perelman.

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Banco de ítemes I PARTE: Selección única 1. Una persona durmiendo en su cama, se encuentra en movimiento, para un punto de referencia situado en

a. La habitación b. Fuera de su casa c. En la habitación contigua d. En un lugar fuera del planeta Tierra

2. Considere el siguiente texto De acuerdo al texto anterior, el móvil corresponde a

a. El auto b. Los primos c. Pérez Zeledón d. El planeta Tierra

3. De acuerdo al texto de la pregunta anterior, el punto de referencia corresponde

a. El auto b. Los primos c. Pérez Zeledón d. El planeta Tierra

4. Cualquier movimiento que se inicie, debe necesariamente ser causado por

a. Un móvil b. Una fuerza c. Una rapidez d. Un desplazamiento

5. Al espacio físico que rodea una masa, donde se hace sentir la fuerza de gravedad, se denomina

a. Masa b. Peso c. Fuerza d. Máquina

“Ana y sus padres fueron a visitar a sus abuelos que viven en Turrialba. Al caer la tarde se montaron en su auto, y María desde el auto, observaba como sus abuelos se veían cada vez más lejos mientras el auto avanzaba”

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6. Suponga que una mesa es empujada por una fuerza horizontal, tal y como se muestra. F =50 N A B Es correcto afirmar, que los 50 N corresponden a

a. El sentido de la fuerza b. La dirección de la fuerza c. La magnitud de la fuerza d. El punto de aplicación de la fuerza

7. Para batear una pelota un jugador le aplica una fuerza de 87 N al norte. El término norte, corresponde a

a. El sentido de la fuerza b. La dirección de la fuerza c. La magnitud de la fuerza d. El punto de aplicación de la fuerza

8. Considere la siguiente afirmación La definición anterior corresponde al término de

a. Trabajo b. Fuerza c. Potencia d. Movimiento

9. La fuerza con que un cuerpo atrae a otro por el hecho de tener masa se denomina

a. Fuerza de tensión b. Fuerza de contacto c. Fuerza de gravedad d. Fuerza de rozamiento

10. Si una pelota se desliza sobre el piso horizontal, y se detiene “sola”, es porque está actuando la fuerza de

a. rozamiento b. acción a distancia c. gravedad d. peso

“Corresponde a toda acción capaz de hacer cambiar el estado de movimiento o de reposo de

un cuerpo, así como de cambiar su dirección o producir deformaciones en él”

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11. Considere la siguiente figura

De acuerdo a la misma, se puede afirmar que la motocicleta tiene un movimiento

a. Rectilíneo con aceleración b. Rectilíneo y con velocidad constante c. Rectilíneo y está bajando su velocidad d. Rectilíneo y recorre distancias iguales a tiempos iguales

12. De acuerdo a la siguiente figura, se puede indicar que el punto de aplicación de la fuerza corresponde al número 1

3 a. 1 b. 2 c. 3 d. 4

13. La siguiente figura muestra a cuatro jóvenes que están realizando el juego de quién jala más fuerte, y se muestra la fuerza que realiza cada uno. Julio Fernán Marco Mario N

E

De acuerdo a la figura es correcto afirmar que

a. Julio aplica una fuerza con magnitud 10 N y dirección norte b. Fernán aplica una fuerza con dirección 8N y magnitud este c. Marco aplica una fuerza con magnitud 9 N y dirección este d. Mario aplica una fuerza con dirección 6 N y magnitud oeste

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14. Una fuerza F, se representa con 3 cm en la siguiente figura. N

F E Escala: 1 cm: 2N La fuerza F corresponde a a. 6 N b. 6 oeste c. 6 N hacia el este d. 6 N hacia el norte

15. El tipo de máquina simple que se encuentra en un “sube y baja” que hay en los parques con juegos infantiles se le llama

a. Torno b. Polea c. Palanca d. Plano inclinado

16. Los elementos de las máquinas simples corresponden a

a. El fulcro, la fuerza y el trabajo b. La potencia, el trabajo y la fuerza c. El movimiento, la deformación y la fuerza d. La potencia, la resistencia y el punto de apoyo

17. Es correcto que la I Revolución Industrial, tiene su origen en la máquina

a. motriz b. textil c. torno d. buque

18. El científico realizó el experimento que sirvió de base para construir el pararrayos, se llamó

a. Alejandro Volta b. Santiago Watt c. Benjamín Franklin d. Thomas Newcomen

19. El ingeniero Robert Fulton, construyó el primer modelo de

A. El barco a vapor B. El ferrocarril C. La imprenta D. El avión

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II PARTE: Pareo: Asocie los términos de la columna de la derecha, colocando las letras correctas en lo paréntesis de sus definiciones correspondientes en la de la izquierda. Sobran dos opciones en la columna derecha. -Fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos, que se encuentran dentro de ( ) F. Punto de referencia su campo gravitacional -Segmento de recta que une las posicio- M. Fuerza nes inicial y final de la trayectoria ( ) -Conjunto de elementos que trabajan S. Velocidad sistemáticamente para convertir energía ( ) en trabajo -Cambio de posición que experimenta un L. Movimiento cuerpo con respecto al tiempo ( ) acelerado -Medida de toda la trayectoria recorrida K. Peso en un movimiento. ( ) -Cociente que resulta al dividir la distan- G. Desplazamiento cia entre el tiempo. ( ) -Movimiento que se da a velocidad cons- W. Movimiento tante. ( ) -Cociente que resulta al dividir el despla- X.Movimiento uniforme zamiento entre el tiempo. ( ) -Movimiento que se da cuando varía la J. Trayectoria velocidad. ( ) -Lugar desde donde se evalúa un movi- P. Rapidez miento. ( ) H. Distancia G. Máquina

III PARTE: Identificación. Coloque los tipos de trayectorias que se presentan en el recuadro, en los espacios en blancos, según corresponda. Las palabras se pueden repetir.

Rectilínea – Circular – Irregular – Parabólica- Elíptica.

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1. El movimiento de los planetas alrededor del Sol. 2. La trayectoria de una mosca al volar 3. La trayectoria de un mango al caer de un árbol 4. El movimiento de los caballitos en un tiovivo 5. El movimiento de las aspas de un ventilador 6. El movimiento de un ascensor 7. La trayectoria de una pelota cuando se batea 8. El movimiento que se da al lanzar un avión de papel IV PARTE: Complete. Complete la oración, en forma clara de acuerdo al esquema que se presenta. Considere las siguientes trayectorias de un móvil, que se encuentran a una escala tal que 1 cm: 80 m. A B N E D C E F 1. La distancia en metros que hay entre los puntos A y D equivale a 2. El desplazamiento en metros entre B y C equivale a 3. La distancia en metros entre C y F equivale a 4. El desplazamiento en metros entre A y F corresponde a 5. Si el tiempo que dura en ir de A a D es de 12 segundos, la rapidez del móvil corresponde a 6. Si el tiempo que dura en ir de A a F es de 35 s, la velocidad del móvil equivale a

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V PARTE: Desarrollo: Resuelva cada problema en forma clara y concisa. Debe indicar los procedimientos de planteo operación y respuesta, para cada problema. 1. Un auto viaja a una velocidad de 78 km/h al sureste.

a) ¿Cuál es su velocidad en m/s?

b) Calcule la distancia que recorre en 50 segundos. 2. Si un tren viaja a 25 m/s ¿En cuánto tiempo recorre 3500 m? Datos: Fórmula: Desarrollo Respuesta 3. Un joven viaja en bicicleta con una rapidez de 12 m/s. ¿Cuánta distancia recorre en 75 segundos? Datos: Fórmula: Desarrollo Respuesta 4. Un joven aplica una fuerza horizontal para mover una mesa de 35 kg, logrando que esta acelere a razón de 0,8 m/s2 ¿Cuál fue la magnitud de la fuerza aplicada? Datos: Fórmula: Desarrollo Respuesta 5. Una grúa levanta una carga de 1 000 kg tal que aplica una fuerza total de 8 000 N ¿Con qué aceleración se mueve la carga? (3p) Datos: Fórmula: Desarrollo Respuesta