Temas de 2º de ESO Resumen del tema 12 Tema 12 Juan Reyes Un mundo en movimiento 1 Introducción y repaso de conceptos básicos 2 ¿Nos estamos moviendo? 3 ¿Qué es la velocidad? 4 ¿Qué es la aceleración? 5 Fuerzas en los cambios de velocidad 6 Interacción gravitatoria 1 Introducción y repaso de conceptos básicos La materia es todo aquello que tiene masa y volumen. Las distintas clases de materia se denominan sustancias. La materia está sometida a dos tipos de fenómenos: Fenómenos físicos y químicos. Decimos que un fenómeno es de tipo físico si al ocurrir no produce cambios en la naturaleza atómi ca de la sustancia (no hay cambios en su fórmula, la sustancia al final del proceso es la misma que al principio) Algunos ejemplos: mover un vehículo, cambiar de sólido a líquido o a gas, mezclar sal con agua. Decimos que un fenómeno es químico si al ocurrir produce cambios en la naturaleza atómica de la sustancia (es decir, las sustancias al final del proceso son distintas de las del principio) Los fenómenos químicos se representan mediante símbolos que muestran los cambios moleculares. Un ejemplo: • Oxidar un trozo de hierro: al principio hay hierro y oxígeno, al final hay óxido de hierro (II). La reacción química se simboliza O2 + 2 Fe → 2 FeO La Física es la rama de la Ciencia que estudia los fenómenos físicos La Química es la rama que estudia los fenómenos químicos. En Física se diferencia entre magnitudes vectoriales y escalares • Una magnitud es escalar cuando queda determinada por su valor, algunos ejemplos son la masa, el volumen o el tiempo. • Una magnitud es vectorial si queda determinada sabiendo su valor, punto de aplicación, direc ción y sentido. Hay muchas magnitudes así en Física; por ejemplo: desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerza, trabajo. Los elementos de un vector son: • Módulo es el valor numérico de la magnitud, se representa gráficamente mediante el tamaño de la flecha. • Punto de aplicación es el punto en el que se aplica la magnitud al objeto. • Dirección es la línea recta que contiene al vector. Pág 1 de 4 Temas de 2º de ESO Resumen del tema 12 Juan Reyes Sentido, se representa con la punta de la flecha e indica hacia donde se dirige la magnitud. En cada dirección hay dos sentidos opuestos. 2 ¿Nos estamos moviendo? Un cuerpo está en movimiento si cambia su posición respecto a un sistema de referencia Un sistema de referencia es un punto, que consideramos fijo; vemos que un cuerpo se mueve porque cambia su posición respecto al punto fijo. La posición de un móvil en un momento dado es la distancia que lo separa en ese momento del pun to de referencia. • Un cuerpo que se mueve va cambiando su posición a lo largo del tiempo. Si observamos el camino que va recorriendo podemos definir: • Trayectoria: es la línea que recorre el móvil. Puede ser recta, curva o combinación de ambas. • Distancia o espacio recorrido, e : Es la longitud de la trayectoria. Tiene valor numérico y se ex presa con unidades de longitud. • Desplazamiento: El desplazamiento en un intervalo de tiempo dado es el cambio de posición en ese tiempo. Se calcula como la resta: posición final – posición inicial. En la siguinte imagen se relacionan los tres conceptos: En este año sólo estudiamos los movimientos a lo largo de una trayectoria recta. La parte de la Física que estudia los movimientos se llama Cinemática. 3 ¿Qué es la velocidad? El concepto de velocidad surge de dividir un espacio entre el tiempo invertido en él. unidad de longitud Sus unidades siempre son por ejemplo km/h, en el Sistema Internacional de unidad de tiempo medidas se usa el m/s Velocidad es el cociente del desplazamiento entre el tiempo invertido. Se trata de una magnitud vec torial Distinguimos entre velocidad media y velocidad instantánea: En una trayectoria larga, como un viaje en coche, la velocidad varía a menudo sin embargo, cuando pensamos en la distancia recorrida y el tiempo tardado decimos que hemos ido a una velocidad media de, por ejemplo, 90 km/h. Pág 2 de 4 Temas de 2º de ESO Resumen del tema 12 Juan Reyes La velocidad media se calcula dividiendo el desplazamiento total entre el tiempo total. La velocidad instantánea es la que lleva el móvil en un instante determinado. Se calcula mediante el cálculo infinitesimal considerando la velocidad media en un desplazamiento muy, muy pequeño. Llamamos movimiento uniforme a aquel en el que la velocidad no varía (no hay aceleración) Lla mando v a la velocidad, e el espacio recorrido y t el tiempo que ha tardado, las ecuaciones de este mo vimiento son: e • Para la velocidad media: v= t • Para el espacio: e=e 0+v⋅t donde e0 es la posición del móvil cuando se empieza a contar el tiempo e • El tiempo es t= v 4 ¿Que es la aceleración? Se define aceleración como el cambio de velocidad en cada unidad de tiempo. Este cambio puede ser de valor, de dirección o de ambas: Si un vehículo que va por una carretera recta frena, la velocidad varía de valor y decimos que hay aceleración. Si un vehículo va por una calle y gira para ir a otra calle aunque mantenga el valor de la velocidad decimos también que hay aceleración porque ha cambiado la dirección de la velocidad. En este año sólo se estudia el movimiento rectilíneo por lo que sólo consideramos la aceleración al cambiar el valor de la velocidad. Nótese que la aceleración puede tener valor positivo o negativo Las ecuaciones de este movimiento rectilíneo con aceleración son: v−v 0 • Aceleración: a= donde a es la acerelación, v0 es la velocidad inicial y v es la veloci t dad después de haber pasado un tiempo t. • Para la velocidad final, despejando de la anterior: v=v 0+a⋅t 1 2 • Para el espacio recorrido en ese tiempo mientras dura la acerelación: e=v0⋅t+ ⋅a⋅t 2 m s m es decir 2 Dado que la acerelación es velocidad/tiempo, sus unidades son s s En el caso particular de los movimientos de caída, la aceleración de la gravedad se designa como g y vale 9'8 m/s2 5 Fuerza en los cambios de velocidad Si nos preguntamos ¿por qué se mueve un cuerpo? La respuesta la proporcionó sir Isaac Newton a finales del siglo XVII a través de las conocidas hoy día como las 3 leyes de Newton: 1. Ley de la inercia: Todo cuerpo que no esté sometido a una fuerza permanece con el mismo tipo de movimiento indefinidamente (si estaba en reposo continúa así y si se estaba moviendo continúa indefinidamente con movimiento rectilíneo y velocidad uniforme) 2. Ley fundamental de la Dinámica: La aceleración que posee un cuerpo al moverse es directa mente proporcional a la fuerza que actúa sobre él e inversamente proporcional a la masa del cuerpo: F =m⋅a Pág 3 de 4 Temas de 2º de ESO Resumen del tema 12 Juan Reyes 3. Ley de acción y reacción: Cuando un cuerpo A realiza una fuerza sobre otro B, éste opone una fuerza igual y de sentido contrario sobre A. De estas 3 leyes de Newton se deduce que podemos definir Fuerza como la causa que hace que un cuerpo modifique su velocidad. Es una magnitud vectorial y su unidad en el Sistema Internacional de medidas es el Newton (representada por N) De la ecuación de la segunda ley se obtiene que m 1N=1 kg⋅1 2 s Cuando un cuerpo está sometido a la acción de varias fuerzas se puede hallar una fuerza que sustitu ya a todas ellas produciendo el mismo efecto. Esta fuerza se llama Resultante. En este curso vemos cómo determinar gráficamente la resultante de dos o más fuerzas aplicadas so bre un objeto. La parte de la Física que estudia las fuerzas se llama Dinámica 6 Interacción gravitatoria Cuando decimos que una piedra cae al suelo porque la Tierra atrae a la piedra estamos usando las le yes de Newton con ambos cuerpos: la piedra y la Tierra: • Según la segunda ley, la Tierra ejerce una fuerza sobre la piedra. Dicha fuerza es el peso de loa piedra y obedece a la fórmula P=m⋅g donde P es la fuerza peso, m es la masa de la piedra y g es la aceleración de la gravedad. El peso se mide en N (y no en kg, que es la unidad de la masa) y también en kp (kilopondios) la equivalencia entre ambas es que 1 kp = 9'8 N • Según la tercera ley, la fuerza que ejerce la Tierra sobre la piedra hace que la piedra ejerza una fuerza igual sobre la Tierra. El principio de Arquímedes es una aplicación de la fuerza de la gravedad sobre un cuerpo situado en el seno de un fluido. El enunciado dice: Todo cuerpo sumergido en el interior de un fluido recibe de éste un fuerza empu je vertical y ascendente igual al peso del fluido desalojado. El peso del fluido desalojado es el peso de un volumen de fluido igual al volumen sumergido del cuerpo. Pág 4 de 4