Universidad Nacional Abierta y a Distancia Vicerrectoría Académica Académica y de Investigación Ejercicios Asignados para desarrollar desarrollar el trabajo colaborativo de la unidad 1, correspondiente a las Tarea 2 del curso de Física General de la UNAD. 1. Descripción general del curso Escuela o Unidad Académica Nivel de formación Campo de Formación Nombre del curso Código del curso Tipo de curso Número de créditos
Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería Profesional Formación interdisciplinar básica común Física General 100413 Metodológico Habilitable 3
Si
No X
2. Descripción de la actividad. Tarea 2- Trabajo colaborativo 1. UNIDAD No 1: MEDICIÓN Y CINEMÁTICA. Tipo de Individual X Colaborativa X Número de semanas 4 actividad: Momento de la Inicial Intermedia, X Final evaluación: unidad: Peso evaluativo de la actividad: Entorno de entrega de actividad: actividad: Seguimiento y 75 puntos evaluación del aprendizaje Fecha de inicio de la actividad: Fecha de cierre de la actividad: miércoles, 3 de lunes, 6 de agosto de 2018 octubre de 2018 Competencia a desarrollar: El estudiante emplea los principios físicos de la cinemática para la resolución de situaciones problema. Temáticas a desarrollar: Movimiento en una dimensión, cantidades escalares y vectoriales, y movimiento en dos dimensiones. NOTA: cada uno de los datos de los ejercicios han sido etiquetado como , donde el sub índice “n” puede variar entre 1 y 9, según la cantidad de datos que contenga cada ejercicio. Ejercicios Asignados al estudiante No 1 Ejercicio-Movimiento Unidimensi Ejercicio-Movimiento Unidimensional. onal. Se tienen la clasificación clasificación general general de los los 5 primeros primeros corredores de la vuelta a Colombia, una carrera que consta de varias etapas y cubre aproximadamente millas millas.. Los tiempos de cada uno de los corredores fueron: 1. Aristóbulo Cala (Bicicletas Strogman) d2 (h: min: s)
2. 3. 4. 5.
Alex Cano (Coldeportes Zenú) a 2 min 04 s. Juan pablo Suárez (EPM) a 2 min 07 s. Jonathan Caicedo (Bicicletas Strongman) Strongman) a 2 min 19 s. Miguel Ángel Reyes (Agencia Nacional de Seguridad Vial) a 4’05 s.
Asumiendo de la velocidad de los corredores es constante encontrar: A. La velocidad media de cada uno de los corredores (km/h) B. Asumiendo que en la última etapa llegan los cinco primeros corredores en el mismo orden de la clasificación general ¿Cuál es la diferencia en km entre el ganador de la vuelta a Colombia y los corredores corredores 2 y 5 en el momento en que Cala cruza la meta? Ejercicio cantidades escalares y vectoriales. Las coordenadas polares son un sistema de referencia utilizado en física y trigonometría. En una situación particular, se requiere determinar la posición en coordenadas polares de una partícula cuya posición ⃗ está determinada determinada por el vector ⃗= ̂ + ̂ ̂. Con base en la anterior información determine los valores del radio y el ángulo que definen la posición de la partícula, es decir, representa la posición de la partícula en coordenadas polares. Ejercicio Movimiento Bidimension Bidimensional. al. Un automóvil automóvil que va a una velocidad de d1 km/h km/h no no se da cuenta de la señalización que indica el fin de la carretera, lo que genera que el vehículo caiga a un acantilado de d2 m m de de profundidad. Con base en la anterior información: A. Halle la posición en que el automóvil impacta el fondo del acantilado. NOTA: Escriba el vector posición de impacto en términos de los vectores unitarios. B. la velocidad de impacto. C. la velocidad después de d3 s s segundos segundos de estar el automóvil cayendo al acantilado. Ejercicios Asignados al estudiante No 2 Ejercicio-Movimiento Unidimensi Ejercicio-Movimiento Unidimensional. onal. Se Se lanza una esfera hacia arriba desde un punto X 0=0.0 m, con una velocidad inicial d1 dada en m/s, como se muestra en la figura. figura . Teniendo en cuenta 2 que el valor de la aceleración de la gravedad es 9,81 m/s Calcular: A. La altura a la que llega la esfera B. El tiempo que tarda en llegar a su máxima altura C. la altura donde se encuentra la esfera, al cabo de d2 s de lanzada la esfera. D. la velocidad de la esfera a la altura del tiempo d2 s s..
Vi (x) Ejercicio cantidades escalares y vectoriales. La vectoriales. La posición de una partícula en dos instantes de tiempo diferentes vienen definidos por los vectores y tales que los puntos P1 (d (d1,d2) cm y P2 (d (d3,d4) cm determinan las posiciones. ⃗ ) de la partícula entre los puntos A. Determine analíticamente el vector desplazamiento desplazamiento (∆ ( ∆ 1 y 2. NOTA: Escriba el vector desplazamiento en término de vectores unitarios (̂ (̂, ̂ ̂)) B. Represente en el plano cartesiano (2D) los vectores posición y el vector desplazamiento. NOTA: para ello puede utilizar Geogebra o similar; en cualquier caso debe utilizar un programa graficado. ⃗) C. Hallar el modulo o magnitud del vector desplazamiento (∆ (∆ D. Responda las siguientes preguntas: ¿Físicamente que representa el vector desplazamiento? desplazamiento? ¿Físicamente que representa representa la magnitud del vector desplazamiento? desplazamiento? Ejercicio Movimiento Bidimension Bidimensional. al. Se Se desliza un objeto sobre una superficie horizontal sin fricción, el objeto se desliza fuera de la mesa y golpea el piso a d1 m m de de la base de la mesa. Si la altura de la mesa es d2 m m,, entonces determine: A. la velocidad (Magnitud, dirección y sentido) con que el objeto golpea suelo. B. la velocidad (Magnitud, dirección y sentido) en el instante en que el objeto deja la mesa. Ejercicios Asignados al estudiante No 3 Ejercicio-Movimiento Unidimensi Ejercicio-Movimiento Unidimensional. onal. Se Se supone que una manzana se daña debido al impacto con el suelo el suelo de concreto cuando cae una velocidad de d1 km/h km/h.. ¿A qué altura máxima puede caer la manzana de la rama sin que sufra daño alguno? Ejercicio cantidades escalares y vectoriales. vectoriales. Con Con la construcción de un acueducto se pretende llevar agua desde un embalse A hasta una ciudad B, tal y como lo muestra la figura, pero debido a las condiciones geográficas, la tubería se tiene que instalar de la siguiente manera: d1 km km al al sur ( ⃗), d2 km km al al suroeste, d3 km ( ), 30° al este del sur (⃗) y ) al sur como se muestra en la imagen. d4 km (
Con base en la anterior información, información, determine : A. la cantidad de kilómetros utilizados para realizar la tubería. B. La distancia en línea recta a la que se encuentra la ciudad con respecto al embalse. C. Represente en el plano cartesiano la situación planteada. NOTA: para ello puede utilizar Geogebra o similar; en cualquier caso debe utilizar un programa graficado. Ejercicio Movimiento Bidimensional. Una Bidimensional. Una catapulta es un instrumento militar, que se usaba para el lanzamiento a distancia de grandes objetos a modo de proyectiles, principalmente para derribar murallas enemigas, estas máquinas pueden lanzar piedras hasta de 100 kg. En una de las batallas, los soldados lanzaron una piedra usando una catapulta con 280 yardas de alcance máximo (a 45o) con tan mala suerte que el proyectil llega justo a la base de la torre enemiga. A. Haga una representación gráfica de la situación planteada. B. Determine la velocidad inicial del lanzamiento. C. ¿Cuántas yardas mínimas se deben acercar la catapulta a la torre para que la piedra lanzada llegue a la ventana de la torre que se encuentra a d1 yd (Yardas) de (Yardas) de altura con los mismos datos iniciales? Ejercicios Asignados al estudiante No 4 Ejercicio-Movimiento Unidimensi Ejercicio-Movimiento Unidimensional. onal. Los Los estudiantes de la UNAD se encuentran realizando una práctica con un carrito de laboratorio siguiendo el procedimiento que se presenta a continuación: continuación: El carrito inicialmente se encuentra detenido y después se coloca en movimiento hasta que al cabo de d1 s s,, alcanza una velocidad d2 m/s m/s.. En ese instante el carrito empieza a disminuir su velocidad hasta detenerse una vez han transcurrido unos d3 s. Teniendo en cuenta lo anterior: A. calcular la aceleración de cada intervalo. B. El desplazamiento total del carrito. Ejercicio cantidades escalares y vectoriales. Una vectoriales. Una partícula moviéndose sobre un plano XY en 2.00 00 ̂̂ + 3. 3.00 00 ̂̂ ) m/s; cierto instante de tiempo tiene una velocidad inicial definida por el vector (2. m/s;
después de trascurrido cierto tiempo, su vector velocidad final está definido por ( ̂ + ̂ ̂)) m/s. m/s. A partir de la anterior información: A. Determine la magnitud y dirección del cambio de velocidad entre esos dos instantes, ⃗ = final − inicial . es decir, determine ∆ B. Represente geométricamente geométrica mente esa operación de resta, mostrando cómo los tres vectores forman los lados de un triángulo. NOTA: para ello puede utilizar Geogebra o similar; en cualquier caso debe utilizar un programa graficador. graficador. Ejercicio Movimiento Bidimension Bidimensional. al. Una partícula es lanzada horizontalmente en el campo gravitatorio cerca de la superficie terrestre como se muestra en la figura (tome = 9.81 m/s2). La partícula describe una trayectoria semiparabólica tal que su función de posición en su componente horizontal es = m/s y el tiempo de vuelo, hasta que cae al piso (eje X en la figura), es de s. Con base en la anterior información: A. Calcule la distancia de la partícula hasta el origen de coordenadas en el momento que cae al piso. (como función del tiempo-Caída libre). B. Determine la función de posición explícita (como C. Escriba la función del vector de posición explícita ⃗ (como función del tiempo y en términos de los vectores unitarios ̂ y ̂ y ̂ . .
Ejercicios Asignados al estudiante No 5 Ejercicio-Movimiento Unidimensi Ejercicio-Movimiento Unidimensional. onal. Una Una partícula comienza un movimiento rectilíneo desde el reposo y sufre aceleraciones constantes de m/s2, 0, − m/s2 , durante los primeros tres segundos, según ilustra la gráfica. Llamamos eje X a la recta de movimiento. Analice ese movimiento y trace, durante esos tres segundos, ). A. la gráfica de velocidad en X en función del tiempo ( ( ). B. sabiendo que la partícula parte del origen de coordenadas, coordenadas, trace la gráfica de posición versus tiempo ( (). ).
Nota: las gráficas deben llevar cuadrícula y marcas numéricas, así como viene la gráfica de aceleración. Ejercicio cantidades escalares y vectoriales. Se vectoriales. Se tiene una habitación de 5.00 m x 4.00 m x 3. 00 m. El piso será el plano XY y la vertical el eje Z (ver figura). Una araña localizada en el origen de coordenadas (punto P) observa que hay una mosca en una de las paredes (punto Q) y, siguiendo el camino camino más corto para atraparla, camina camina por el piso hasta el punto punto (5.00, d1, 0.00) 0.00) m del sistema sistema XYZ y luego sube por por la pared hasta hasta una altura d 2 m. La mosca observa la maniobra de la araña pero pierde cuidado; justo antes de que la araña la atrape, emprende un vuelo directo hasta el punto P. Determine, para ese vuelo de la mosca: A. el vector desplazamiento (en términos de los vectores unitarios ̂, ̂̂,, ). B. la distancia recorrida en este vuelo. C. el ángulo que ese vector desplazamiento forma con el plano XY (esto se refiere al ángulo de depresión del vector, es decir, el ángulo del vector por debajo de un plano paralelo al plano XY y que pasa por el punto Q). Nota: para la explicación, en la figura se muestra el caso d1=3.00 m, d2=2.00 m, pero la tabla Excel puede generar otros valores.
Ejercicio Movimiento Bidimension Bidimensional. al. James Rodriguez, jugador de la selección Colombia de futbol patea un balón horizontalmente desde el borde de un edificio de d1 m de altura en dirección a una fuente de agua que está sobre el suelo. James escucha el sonido del contacto entre el balón y el agua de la fuente, después de d2 s de patearlo. Asumiendo que la velocidad del sonido en el aire es de 341 m/s, determine la velocidad con la que James impactó el balón. Ejercicio Colaborativo: Movimiento bidimensional! Un móvil que se desplaza en un plano horizontal tiene velocidad inicial ⃗ = ̂ + ̂ ̂ / en / en . Después de que el un punto en donde donde la posición posición relativa a cierta roca es ⃗ = ̂ + 4 ̂ ̂ . ,, su velocidad es /. móvil se desplaza con aceleración constante durante 5 es⃗ = 6 ̂ + 7 ̂ ̂ /. Con base en la anterior información determine determine:: A. las componentes de la aceleración en términos de los vectores unitarios. B. la dirección de la aceleración respecto al semieje horizontal positivo. C. La posición y dirección del móvil en el tiempo t = 20.0 s.
