Universidad Nacional Abierta y a Distancia Vicerrectoría Académica y de Investigación Formato guía de actividades y rúbrica de evaluación 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. Fase 3- Trabajo colaborativo 1. UNIDAD No 1: MEDICIÓN Y CINEMÁTICA. Tipo de Número de Individual X Colaborativa X 4 actividad: semanas Momento de la Intermedia, Inicial X Final evaluación: unidad: Peso evaluativo de la Entorno de entrega de actividad: actividad: 50 puntos Seguimiento y Evaluación. Fecha de inicio de la Fecha de cierre de la actividad: actividad: 06/Sept/2017 03/Octubre/2017 Competencia a desarrollar: El estudiante adquiere conocimiento en el manejo de las cifras significativas en la medición de los fenómenos naturales, para la comprensión de situaciones reales a través del desarrollo de ejercicios y de las prácticas de laboratorio. Temáticas a desarrollar: Movimiento en una dimensión (M.U.R., M.U.A. y caída libre), Cantidades escalares y vectoriales, Movimiento en dos dimensiones (Tiro parabólico, Movimiento circular uniforme y no uniforme), NOTA: cada uno de los valores ha sido etiquetado como 𝒗𝒙 , donde el sub índice “x” varía entre 1 y 6, según la cantidad de valores que tenga cada ejercicio. Ejercicios estudiante No 1: Vectores 1. Un grupo de estudiantes están en un campamento y hacen una caminata de acuerdo a la siguiente información. Primero recorren 𝒗𝟏 𝑚 al este, después ello,
caminan 𝒗𝟐 𝑚 hacia el sur, continúan el recorrido caminado 𝒗𝟑 𝑚 𝐯𝟒 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 al sur del oeste, donde encuentran un rio, el cual les impide continuar con el recorrido. Para terminar la excursión y volver al punto de partida, el grupo de estudiantes se devuelve 𝒗𝟓 𝑚 en dirección de 𝒗𝟔 hacia el oeste del norte, pero lamentablemente, notan que están perdidos: A. Representa cada uno de los cuatro desplazamientos realizados por el grupo de estudiantes, en términos de los vectores unitarios; dicho de otra manera, determine las componentes rectangulares de cada uno de los cuatro vectores de desplazamiento. B. Determine analíticamente las coordenadas del vector desplazamiento total, el cual es la suma de los cuatro desplazamientos iniciales, propuestos en la parte (a) del ejercicio. C. Determine la distancia y la dirección que deben tomar los estudiantes para volver al campamento. Recuerde que esta dirección debe especificarse con ángulo y referencia a los puntos cardinales. D. Represente de manera gráfica, en un plano cartesiano a escala, todo el recorrido del grupo estudiantil, incluido el vector desplazamiento que les permite volver al punto de partida. E. ¿Cuál es la distancia total recorrida por los estudiantes en su caminata? (no incluya el trayecto de devuelta al punto de partida) Referencias bibliográficas: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol. I. México, MX: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. Retrieved from http://www.ebrary.com, pag. 66 to 69 Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187&tm=14901 09263373 Cinemática en una unidimensional. 2. Un bote parte del reposo y alcanza una velocidad de 𝒗𝟏 km/h en 𝒗𝟐 segundos. Determine: A. B. C. D.
Aceleración Distancia recorrida en los 20.0 segundos Velocidad alcanzada a los 10.0 segundos Distancia recorrida a los 10.0 segundos
Referencia bibliográfica: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. Mexico, Distrito Federal, México: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. pag 21 a 40. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=108 27187&tm=1457557583974
Movimiento Bidimensional 3. Un esquiador de masa “m” baja por una colina cubierta de nieve (Ignore la fricción entre la colina y el esquiador). En el momento en que deja la colina, la componente horizontal inicial de la velocidad tiene una magnitud de 𝑣1 𝑚/𝑠. La parte baja de la colina está a una altura del suelo de 𝑣2 𝑚; ubique el origen del sistema de coordenadas en el punto en que el esquiador deja la colina y determine: A. El tiempo que tardará el esquiador en caer en la nieve. B. El espacio horizontal “x” recorrido. C. La magnitud de la velocidad con que llega a la nieve (Suelo). D. Las coordenadas del vector de posición final, en términos de los vectores unitarios.
Referencia bibliográfica: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e
Ingeniería Vol I. Mexico, MX: Cengage Learning Editores S.A. de C.V.. Retrieved from http://www.ebrary.com, pag 84 Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187&tm=14901 09263373 Ejercicios estudiante No 2: Vectores 1. Tres caballos se encuentran atados a un palo, sobre el cual actúan tres fuerzas a través de sogas que van desde cada caballo hasta el palo. A continuación se presentan la magnitud de las tres fuerzas y las respectivas direcciones: 𝒗𝟏 𝑵 Hacia el norte. 𝒗𝟐 𝑵, 𝒗𝟑 𝒐 Al norte del este y 𝒗𝟒 𝑵, 𝒗𝟓 𝒐 Al sur del oeste. Determine la magnitud y dirección de la simultáneamente las tres fuerzas.
Fuerza resultante de aplicar
Referencia bibliográfica: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. Mexico, Distrito Federal, México: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. pag 59 a 70. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=108 27187&tm=1457557583974 Cinemática Unidimensional. 2. Una partícula se mueve horizontalmente, de tal manera que su posición varía con respecto al tiempo según la ecuación 𝑥(𝑡) = 𝒗𝟏 𝑡 2 − 1, expresando el espacio (x) en metros y el tiempo en segundos (t). Halle la velocidad media en los siguientes intervalos de tiempo: A. Entre 3.000 y 4.000 segundos. B. 3.000 y 3.100 segundos. C. 3.000 y 3.010 segundos. D. 3.000 y 3.001 segundos. E. Halle la velocidad instantánea a los 3 segundos. Referencia bibliográfica: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. México, MX: Cengage Learning Editores S.A. de C.V.. Retrieved from http://www.ebrary.com, pág. 21 a la 45 Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187&tm=14901 09263373 Movimiento Circular Uniforme 3. Un objeto se desplaza describiendo un movimiento circular uniforme, en su trayectoria usted calcula que recorrió 𝒗𝟏 grados y su radio de giro es de 𝒗𝟐 𝒎. Con esta información usted debe encontrar: A. El recorrido del móvil expresado en radianes. B. El periodo del movimiento del objeto, si el recorrido encontrado en la parte (a), lo hizo en 𝒗𝟑 segundos. C. La magnitud de la velocidad angular del objeto. D. Frecuencia del movimiento del objeto E. Velocidad Lineal o tangencial del objeto. Referencia bibliográfica: Pérez, M. H. (2014). Física 1 (2a. ed.). México, D.F., MX: Larousse - Grupo Editorial Patria. Retrieved from http://www.ebrary.com, pág. 122 to 124 Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unadsp/reader.action?ppg=35&docID=11038646&tm= 1490109628690
Ejercicios estudiante No 3: Vectores 1. Alejandro Falla, deportista colombiano, cuando inicio en el golf necesitaba cuatro golpes para hacer un hoyo. Los desplazamientos sucesivos para alcanzar este objetivo son: 𝒗𝟏 m hacia el norte, 𝒗𝟐 m al este del norte, 𝒗𝟑 m 𝒗𝟒 ° al oeste del sur y 𝒗𝟓 m al sur. Si Camilo Villegas que es un experto en el golf empezará en el mismo punto inicial, ¿Cuál sería el desplazamiento y la dirección que Camilo Villegas necesitaría para hacer el hoyo en un solo golpe? Referencias bibliográficas: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol. I. México, MX: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. Retrieved from http://www.ebrary.com, pag. 66 to 69 Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187&tm=14901 09263373 Movimiento Unidimensional (M.U.A.) 2. En la práctica de un laboratorio una esfera se encuentra en reposo en la parte superior de un plano inclinado y se desliza (sin fricción) sobre el plano con aceleración constante, la longitud del plano inclinado es de 𝒗𝟏 m de largo, y el tiempo que utiliza para deslizarse desde la parte superior hasta la parte inferior del plano es de 𝒗𝟐 s. Determine A. La aceleración de la partícula durante el recorrido del plano inclinado. B. La velocidad de la partícula en la parte inferior de la pendiente C. El tiempo transcurrido de la partícula, cuando pasa por el punto medio del plano inclinado. D. La velocidad de la partícula en el punto medio del plano inclinado. Referencias bibliográficas. Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. Mexico, MX: Cengage Learning Editores S.A. de C.V.. Retrieved from http://www.ebrary.com, pag 83. Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187&tm=14901 09263373 Movimiento Bidimensional 3. Usted hace un experimento para contrastar las características de un movimiento de un objeto en caída libre y el movimiento de un objeto que describe una trayectoria semiparabólica.
Para ello toma dos masas iguales y las ubica a una misma altura “h”. Una de las masas se suelta en caída libre y, simultáneamente, se lanza la otra masa horizontalmente con una velocidad inicial “Vo”. Durante los primeros 4 segundos, las distancias vertical y horizontal alcanzadas por cada masa, se muestran en la siguiente figura (NOTA: Trabaje el módulo de la aceleración gravitatoria como 9.8 m/s2): De acuerdo a la gráfica obtenida determine (Justifique cada una de las respuestas, es decir, presente el proceso por medio del cual obtuvo los resultados solicitados): A. La componente horizontal de la velocidad para cada una de las masas, en 1.00s, 2.00s, 3.00s y 4.00s. B. La componente vertical de la velocidad para cada una de las dos masas en 𝒗𝟏 𝑠 y 𝒗𝟐 𝒔. C. Realice las siguientes actividades: i. Elabore una tabla donde coloque los datos de velocidad V para cada tiempo t desde t=0.0 s a t=7.00 s, llenando una columna para cada masa. Luego realice una gráfica de velocidad V contra tiempo t, superponiendo los dos movimientos (dos gráficas en un mismo plano cartesiano, distinguidas por color y/o tipo de línea) ii. Presente tres conclusiones con base en la gráfica obtenida en la parte ii) Referencia bibliográfica: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol. I. México, MX: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. Retrieved from http://www.ebrary.com, pag. 84 to 85 Recuperado de
http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187&tm=14901 09263373 Ejercicios estudiante No 4: Vectores 1. Un sumergible se zambulle desde la superficie del mar en un ángulo de 𝒗𝟏 ° bajo la horizontal, (Como lo muestra la figura) siguiendo una trayectoria recta de 𝒗𝟐 m de largo. (a) ¿A qué distancia perpendicular a la superficie del agua está el sumergible? (b) ¿Qué distancia adicional debe avanzar el sumergible a lo largo de la misma dirección para quedar a 𝒗𝟑 m de profundidad? (c) Escriba el vector posición del sumergible en términos de sus vectores unitarios de los apartados (a) y (b)
Referencia bibliográfica: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. México, Distrito Federal, México: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827 187&tm=1490109263373, páginas 59 a la 70 Movimiento Unidimensional (MUV y MUA) 2. El auto A y el auto B, se desplazan al mismo tiempo a través de una trayectoria recta a una velocidad de 𝒗𝟏 m/s. Debido al cambio de luces de un semáforo el auto A sigue su movimiento sin percatarse del cambio de luces, mientras que el auto B experimenta una desaceleración uniforme de 𝒗𝟐 m/s2 y se detiene al cambio de luces. Este permanece en reposo durante 𝒗𝟑 s, después acelera hasta la velocidad de 25.0 m/s a una tasa de 2.50 m/s2. Determine: A qué distancia del auto A esta el auto B cuando alcanza la velocidad de 25.0 m/s, tenga en cuenta que el auto A ha mantenido la velocidad constante de 25.0 m/s
Referencia bibliográfica: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. México, MX: Cengage Learning Editores S.A. de C.V.. Retrieved from http://www.ebrary.com, pág. 40. Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187&tm=14901 09263373 Movimiento Circular Uniforme 3. Un cuerpo se mueve en sentido anti horario en una trayectoria circular con centro en el origen, su punto de partida es el punto (𝒗𝟏 , 𝒗𝟐 ) m y se mueve 𝒗𝟑 segundos con una velocidad angular constante de 𝒗𝟒 rad/s. Determinar: A. B. C. D. E.
Desplazamiento angular Posición angular final. Posición final expresada en coordenadas cartesianas (Vectores unitarios). Periodo. Aceleración centrípeta.
El punto de partida puede variar de tal manera que el radio cambie de 3 a 6 unidades, el tiempo puede variar desde 20 hasta 25 segundos Referencia Bibliográfica:Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. Mexico, Distrito Federal, México: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. pag 91 a 96. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=108 27187&tm=1457557583974 Ejercicios estudiante No 5: Vectores 1. Una puntilla es clavada en la pared de una habitación. La esquina inferior izquierda de la pared se selecciona como el origen de un sistema coordenado cartesiano bidimensional superpuesto a la pared. Si la puntilla se ubica en el punto que tiene coordenadas (𝒗𝟏 𝒊̂ , 𝒗𝟐 𝒋̂) m. (a) ¿A qué distancia está la puntilla del origen del sistema? (b) ¿Cuál es su posición de la puntilla en coordenadas polares? Referencia bibliográfica: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. México, Distrito Federal, México: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827 187&tm=1490109263373, páginas 59 a la 70
Cinemática Unidimensional (M.U.R. y M.U.A.) 2. Un auto, que se mueve sobre una pista recta y parte del reposo, acelera a razón de 𝒗𝟏 m/s2 durante 𝒗𝟐 s. Luego mantiene constante durante 𝒗𝟑 s la velocidad así obtenida. Trace gráficas cuantitativas de posición, velocidad y aceleración en función del tiempo, marcando las coordenadas de las tres variables en los instantes 𝑡 = 𝒗𝟐 y 𝑡 = 𝒗𝟐 + 𝒗𝟑 . (se toma 𝑡 = 0 como el instante de partida, con posición inicial 𝑥0 = 0). Referencia bibliográfica: Física de Serway/Jewett, 9ª edición, volumen 1, secciones 2.1 a 2.6. Movimiento Circular Uniforme 3. Un DVD – ROM de capa doble utilizado en la oficina de registro y control de la Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, tiene un diámetro de 𝒗𝟏 𝒄𝒎 y gira a una velocidad de 𝒗𝟐 × 103 𝑅. 𝑃. 𝑀. (Revoluciones Por Minuto). Con base en la información anterior, calcular: A. El módulo o magnitud de la velocidad angular en rad/s B. El módulo o magnitud de la velocidad tangencial C. Frecuencia y periodo Referencia Bibliográfica:Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. México, Distrito Federal, México: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. pag 91 a 96. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=108 27187&tm=1457557583974 Ejercicios Colaborativos: Conversión de unidades, cifras significativas, manejo de escalas. 1. Un grupo de alumnos de un colegio campestre proyecta construir un modelo estático del sistema solar para la feria de la ciencia, que se instalará en la cancha de fútbol del colegio. Esta cancha tiene las medidas máximas permitidas por la FIFA para partidos internacionales. En su etapa de diseño, están explorando en qué grado es viable construir el modelo a escala, de tal forma que represente fielmente los radios de las órbitas, así como los tamaños intrínsecos de cada cuerpo celeste. El plan es colocar el sol en el centro de la cancha y hacer coincidir el diámetro de la órbita de Plutón con el ancho total de la cancha, todo montado dentro de un pasadizo situado a lo largo de la línea que separa las dos mitades del campo. Cada cuerpo celeste será modelado mediante una esfera sólida montada sobre un soporte y con un vistoso cartel explicativo contiguo.
A. ¿Qué tamaño (diámetro) debería tener la esfera que representa al sol? ¿Qué tamaño (diámetro) deberían tener las esferas que representa a cada uno de los 9 planetas? B. ¿A qué distancias del centro de la esfera representativa del sol hay que colocar los centros de las esferas que representan cada uno de los 9 planetas en el modelo dentro del pasadizo? C. Al consultar la lista de tamaños de los cuerpos permanentes del sistema solar, descubren con sorpresa que algunos de ellos, sin ser planetas, son más grandes que Plutón. ¿Cuáles son esos cuerpos y qué papel juegan en el sistema solar? ¿Qué tamaño (diámetro) deberían tener las esferas que los representen, para incluirlas en el modelo a construir? D. Se decide mandar tallar en madera los cuerpos a representar con esferas de diámetro superior a medio centímetro. Para los cuerpos de menor tamaño, se opta por colocar una tarjeta e indicar mediante un punto de tinta el tamaño del cuerpo. ¿Será posible representar de esta manera todos los cuerpos referenciados en las partes a) y b) anteriores, haciendo uso del rapidógrafo de trazo más delgado común en el mercado? Referencias bibliográficas: Física de Serway/Jewett, 9ª edición, volumen 1, capítulo 1 Tiro parabólico! 2. Un jugador de futbol americano debe hacer un gol de campo desde un punto a 𝒗𝟏 𝑚 de la zona de gol y la mitad de los espectadores espera que la bola supere la barra transversal del goal post, que está ubicada a 𝒗𝟐 𝑚 de alto del suelo. Cuando se patea, la bola deja el suelo con una rapidez de 𝒗𝟑 𝑚/𝑠 en un ángulo de 𝒗𝟒 𝑜 respecto de la horizontal.
Figura de Goal post – Futbol americano.
A. ¿El lanzamiento realizado alcanza para superar la barra horizontal del goal post? B. ¿Cuál es la diferencia en la altura alcanzada por la bola, por encima o por debajo de la barra horizontal?
C. ¿La bola se aproxima a la barra horizontal mientras aún se eleva o mientras va de caída? Referencias bibliográficas: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. Mexico, MX: Cengage Learning Editores S.A. pág. 33-49.
