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<Search><pages Count="227"><page Index="1"><![CDATA[FÍSICA



                                                                                                                                                                            1







                                                                                                                                                               Bachillerato General














































                                                                                                                                                                       LIBRO RESUELTO














                                                                                                                                           Portafolio Mentor]]></page><page Index="2"><![CDATA[]]></page><page Index="3"><![CDATA[LIBRO RESUELTO










                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción







                                                            1                          Bachillerato








                                                                                       General























                                                    FÍSICA





























                                                                                                                     30/4/25   17:29
         Fisica 1 BG U1 ME24.indd   1
         Fisica 1 BG U1 ME24.indd   1                                                                                30/4/25   17:29]]></page><page Index="4"><![CDATA[Queridos estudiantes y docentes,

                                                                           y
                                                                         Ma
                                         Equipo técnico Mineduc
                                                                            a E
                                                                              dicione
                                                                                    s
                                         Equipo técnico Mineduc          Maya Ediciones
                                          Lupe Anabel Betancourt
                                          Lupe Anabel Be tancourt        Dirección general: Patricio Bustos Peñaherrera a             Es una profunda alegría dirigirnos a ustedes en este momento tan signiﬁcativo, donde reaﬁrmamos el
                                                                                     al: Patricio Bustos Peñaherr
                                                                                                           er
                                                                           ección gener
                                                                         Dir
                                                          v
                                                           ez
                                          ylvia Alexandr
                                                     a Chá
                                         S
                                         Sylvia Alexandra Chávez         E dición gener al: Juan Páez Salcedo                         compromiso del Ministerio de Educación con su desarrollo y su futuro. La educación es el motor que
                                                                         Edición general: Juan Páez Salcedo
                                         Hilda F
                                              ernanda E
                                         Hilda Fernanda Espinoza         A daptación y edición de contenidos: Lucía Castr o           impulsa los sueños, el puente hacia nuevas oportunidades y el cimiento sobre el cual construiremos
                                                                         Adaptación y edición de contenidos: Lucía Castro
                                                      spinoza
                                                                                María
                                                                           dón y
                                            Edgar Patricio Freire
                                            E dgar Patricio F r eir e    Gordón y María Eufemia Gonzales Lalama                       juntos una sociedad más justa, solidaria y próspera.
                                                                                             onzale
                                                                                     Eufemia G
                                                                                                  s Lalama
                                                                         G
                                                                          or
                                                                           ación de contenidos nue
                                                                                               os: Omar Obr
                                                                                                               osa
                                               y Vic
                                                   toria Gualán
                                                                                                          egón Y
                                                                         Cr
                                                                          e
                                           Nancy Victoria Gualán         Creación de contenidos nuevos: Omar Obregón Yosa
                                                                                               v
                                           Nanc
                                                                         C
                                                                          orr
                                         Darío Sebastián Mir anda        Corrección de estilo: Sandra Ojeda Salvador                  Los  textos  escolares  que  hoy  llegan  a  sus  manos  no  son  solo  herramientas  de  aprendizaje;  son
                                                                                                       ador
                                                                                              a Ojeda Salv
                                         Darío Sebastián Miranda
                                                                                     stilo: Sandr
                                                                            ección de e
                                                                         Coordinación editorial: Evelyn Manya Pupiales
                                         Wilmer Alexander Quinzo         C oor dinación editorial: Ev elyn Man y a Pupiale s          ventanas al conocimiento, puertas hacia la imaginación y compañeros de aventura en el camino del
                                         Wilmer Alexander Quinzo
                                                                           ección de arte: Paulina Sego
                                                                                                        a
                                                                         Dir
                                             Ana Piedad Quishpe
                                             Ana Piedad Quishpe          Dirección de arte: Paulina Segovia Larrea                    saber.  A  través  de  sus  páginas,  descubrirán  historias  que  los  inspirarán,  resolverán  desafíos  que
                                                                                                 via Larr
                                                                                                       e
                                                                         Diseño y diagr
                                           abricio Xa
                                                   vier Ramír
                                                                                                            y
                                          Fabricio Xavier Ramírez        Diseño y diagramación: Equipo de diseño Maya a               fortalecerán su pensamiento crítico y explorarán culturas que los conectarán con el mundo.
                                          F
                                                                                    amación: Equipo de diseño Ma
                                                           ez
                                                                          v
                                                                                        ernando Bustos Cabr
                                                                         In
                                                                           e
                                           Nanc y Paquita Romer o        Investigación TIC: Fernando Bustos Cabrera
                                                                                                        er
                                                                                                          a
                                                                            stigación TIC: F
                                           Nancy Paquita Romero
                                          Pamela Vic
                                                                           vicios educativ
                                                   toria T
                                                                                       os: Car
                                                                                             olina Bustos Cabr
                                          Pamela Victoria Trujillo       Servicios educativos: Carolina Bustos Cabrera a              Este texto es un testimonio de nuestro esfuerzo por garantizar que cada niña, niño y joven del Ecuador
                                                        rujillo
                                                                                                          er
                                                                         Ser
                                                                             oducción: Santiago Car
                                                                         Posproducción: Santiago Carvajal Sulca                       reciba una educación pública, gratuita y de calidad. Queremos que este material sea más que un
                                                                                                ajal Sulca
                                                                                               v
                                                                         Pospr
                                                                                               chiv
                                                                                                  o editorial y
                                                                             ación: Shutterstock, ar
                                                                         Ilustr
                                                                         Ilustración: Shutterstock, archivo editorial y               recurso académico; que sea una fuente de inspiración, una chispa que encienda su curiosidad y una
                                                                                             e
                                                                                             feridos
                                                                         sitios w
                                                                               eb debidamente r
                                                                         sitios web debidamente referidos                             guía que los ayude a alcanzar sus metas.
                                                                         F otogr afía: Shutterstock, ar chiv o editorial y
                                                                         Fotografía: Shutterstock, archivo editorial y
                                                                         sitios w eb debidamente r e feridos                          Estudiantes, el futuro está en sus manos. Cada página que lean, cada idea que cuestionen y cada
                                                                         sitios web debidamente referidos
                                                                                                                                      conocimiento  que  compartan  contribuirá  a  la  construcción  de  sus  sueños  y,  al  mismo  tiempo,  al
                                           Primera edición 2025
                                           Primer a edición 2025         © Maya Ediciones, 2025                                       desarrollo de nuestro querido Ecuador.
                                                                             y
                                                                              a E
                                                                                 dicione
                                                                                       s, 2025
                                                                         © Ma
                                                                         A
                                                                                      e N52-84 y José Barr
                                                                          . 6 de Diciembr
                                                                          v
                                                                         Av. 6 de Diciembre N52-84 y José Barreiro
                                                                                                         o
                                                                                                       eir
                                                         SBN
                                                         I ISBN          T elé fono: 02 5 10 244 7                                    Docentes, ustedes son el corazón de este proceso educativo. Gracias por su dedicación, su paciencia
                                                                         Teléfono: 02 510 2447
                                                                         coordinacion@mayaeducacion.com
                                              978-9978-52-5
                                              978-9978-52-514-2          coor dinacion@ma y aeducacion . com                          y su amor por la enseñanza. Su labor transforma vidas y siembra las semillas de un mejor porvenir.
                                                         14-2
                                                                            .ma
                                                                           w
                                                                          w
                                                                         w
                                                                         www.mayaeducacion.com
                                                                                          com
                                                                                         .
                                                                               y
                                                                                aeducacion
                                                        e
                                                    Impr
                                                                         Quito, Ecuador
                                                         sión
                                                    Impresión            Quito , E cuador                                             Aprovechen  al  máximo  este  material.  Lean  con  atención,  hagan  preguntas,  busquen  respuestas,
                                               xxxxxxxxxxxxxxx
                                               xxxxxxxxxxxxxxx                                                                        compartan  ideas.  La  educación  es  un  compromiso  que  nos  une  a  todos:  estudiantes,  docentes,
                                                                                                                                      familias y Estado.
                                                                                                                                      Con gratitud y esperanza, les invitamos a recorrer juntos este camino hacia el conocimiento. Porque
                                                                                                                                      solo  a  través  de  la  educación  lograremos  construir  un  Ecuador  donde  cada  sueño  tenga  la
                                                                                                                                      oportunidad de hacerse realidad.
                                                                         Donación de licencia
                                       © Ministerio de Educación         Donación de licencia
                                       © Ministerio de Educación
                                                                         Maya Ediciones cede al Ministerio de
                                Av. Amazonas N34-451 y Av. Atahualpa
                                Av. Amazonas N34-451 y Av. Atahualpa     Ma y a E dicione s cede al Ministerio de
                                                                         E
                                                                                                      a la
                                                                          ducación el uso a título gr
                                                                                              atuito par
                                                  Quito-Ecuador          Educación el uso a título gratuito para la
                                                  Quito-Ecuador
                                                                         impresión y distribución de este texto
                                           www.educacion.gob.ec          impr e sión y distribución de e ste texto
                                           www.educacion.gob.ec
                                                                         durante los regímenes Costa-Galápagos y
                                                                         dur ante los r egímene s C osta-Galápagos y                  ¡El conocimiento
                                                                         Sierra-Amazonía 2025-2026 y 2026-2027.
                                                                         Sierr a-Amazonía 2025-2026 y 2026-2027 .
                                                                                 a de E
                                                                          sta Carter
                                                                         E
                                                                                      stado deja constancia del
                                                                         Esta Cartera de Estado deja constancia del                 LES PERTENECE,
                                                                                                 a los
                                                                         gran aporte a la educación para los
                                                                         gr
                                                                          an aporte a la educación par
                                                                         estudiantes de las instituciones educativas
                                                                         e studiante s de las institucione s educativ as
                                                                         públicas y ﬁscomisionales del país.
                                                                         públicas y ﬁscomisionale s del país.                      EL FUTURO TAMBIÉN!


                                                                                                                                                             Con afecto y admiración.,
                                                                                                                                      Ministerio de Educación del Ecuador
                                                                         La reproducción parcial o total de esta publicación,
                                                  CIÓN GR
                                                        TUIT
                                                       A
                                            DISTRIBUCIÓN GRATUITA A      La r epr oducción par cial o total de e sta publicación ,                                               2025
                                            DIS
                                              TRIBU
                                                                         en cualquier forma y por cualquier medio mecánico
                                              PROHIBID A SU VENT A       en cualquier forma y por cualquier medio mecánico
                                              PROHIBIDA SU VENTA
                                                                             tr
                                                                              ónico
                                                                                                      ditorial.
                                                                         o elec
                                                                         o electrónico, no está permitida por la Editorial.
                                                                                        á permitida por la E
                                                                                      st
                                                                                  ,
                                                                                   no e
                                                                                                                     30/4/25   17:29
         Fisica 1 BG U1 ME24.indd   2
         Fisica 1 BG U1 ME24.indd   2                                                                                30/4/25   17:29]]></page><page Index="5"><![CDATA[Queridos estudiantes y docentes,

 y
 Ma
 a E
 s
 dicione
 Equipo técnico Mineduc  Maya Ediciones
 Equipo técnico Mineduc
                          Presentación
 Lupe Anabel Be
 Lupe Anabel Betancourt  Dir ección gener al: Patricio Bustos Peñaherr er a  Es una profunda alegría dirigirnos a ustedes en este momento tan signiﬁcativo, donde reaﬁrmamos el
 Dirección general: Patricio Bustos Peñaherrera
 tancourt
 Edición general: Juan Páez Salcedo
 S ylvia Alexandr a Chá v ez  E dición gener al: Juan Páez Salcedo  compromiso del Ministerio de Educación con su desarrollo y su futuro. La educación es el motor que
 Sylvia Alexandra Chávez
 Hilda Fernanda Espinoza  A Adaptación y edición de contenidos: Lucía Castro   impulsa los sueños, el puente hacia nuevas oportunidades y el cimiento sobre el cual construiremos
 spinoza
 daptación y edición de contenidos: Lucía Castr
 o
 ernanda E
 Hilda F
 Gordón y María Eufemia Gonzales Lalama
 Edgar Patricio Freire
 E dgar Patricio F r eir e  G or dón y  María  Eufemia G onzale s Lalama  juntos una sociedad más justa, solidaria y próspera.
 y Vic
 toria Gualán
 v
 os: Omar Obr
 egón Y
 ación de contenidos nue
 Cr
 e
 osa
 Nanc
 Nancy Victoria Gualán  Creación de contenidos nuevos: Omar Obregón Yosa
                              Maya Ediciones: sembrando educación en Ecuador
 Darío Sebastián Miranda  Corrección de estilo: Sandra Ojeda Salvador  Los  textos  escolares  que  hoy  llegan  a  sus  manos  no  son  solo  herramientas  de  aprendizaje;  son
 Darío Sebastián Mir
 a Ojeda Salv
 stilo: Sandr
 anda
 ador
 ección de e
 C
 orr
 Wilmer Alexander Quinzo  Coordinación editorial: Evelyn Manya Pupiales s  ventanas al conocimiento, puertas hacia la imaginación y compañeros de aventura en el camino del
 oor
 elyn Man
 a Pupiale
 C
 y
 Wilmer Alexander Quinzo
 dinación editorial: Ev
                              Desde hace más de tres décadas, Maya Ediciones trabaja al servicio de la
 Dir
 Ana Piedad Quishpe  Dirección de arte: Paulina Segovia Larrea  saber.  A  través  de  sus  páginas,  descubrirán  historias  que  los  inspirarán,  resolverán  desafíos  que
 e
 Ana Piedad Quishpe
 via Larr
 ección de arte: Paulina Sego
 a
                              comunidad educativa con un propósito firme: contribuir a una transformación
 Diseño y diagr
 y
 a
 F abricio Xa vier Ramír ez  Diseño y diagramación: Equipo de diseño Maya  fortalecerán su pensamiento crítico y explorarán culturas que los conectarán con el mundo.
 Fabricio Xavier Ramírez
 amación: Equipo de diseño Ma
                              educativa integral, equitativa y de calidad.
 e
 stigación TIC: F
 a
 v
 Nanc y Paquita Romer o   Investigación TIC: Fernando Bustos Cabrera
 er
 Nancy Paquita Romero
 ernando Bustos Cabr
 In
                              Como parte de este compromiso, firmamos con el Ministerio de Educación,
 Pamela Victoria Trujillo  Ser vicios educativ os: Car olina Bustos Cabr er a  Este texto es un testimonio de nuestro esfuerzo por garantizar que cada niña, niño y joven del Ecuador
 Pamela Vic
 rujillo
 Servicios educativos: Carolina Bustos Cabrera
 toria T
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                              un convenio de licencia a título gratuito para la impresión, reproducción y
 ajal Sulca
 Pospr
 oducción: Santiago Car
 v
 Posproducción: Santiago Carvajal Sulca  reciba una educación pública, gratuita y de calidad. Queremos que este material sea más que un
 Ilustración: Shutterstock, archivo editorial y   recurso académico; que sea una fuente de inspiración, una chispa que encienda su curiosidad y una
 Ilustr
 o editorial y
 ación: Shutterstock, ar
                              distribución de textos escolares para los niveles de Educación general básica
 chiv
 eb debidamente r
 sitios w
 sitios web debidamente referidos  guía que los ayude a alcanzar sus metas.
 e
 feridos
                              y Bachillerato.
 afía: Shutterstock, ar
 chiv
 o editorial y
 F
 otogr
 Fotografía: Shutterstock, archivo editorial y
                              La alianza estratégica con responsabilidad social, beneficia a más de cuatro
 eb debidamente r
 e
 feridos
 sitios web debidamente referidos  Estudiantes, el futuro está en sus manos. Cada página que lean, cada idea que cuestionen y cada
 sitios w
                              millones de estudiantes del sistema fiscal, fiscomisional y municipal, desde
               conocimiento  que  compartan  contribuirá  a  la  construcción  de  sus  sueños  y,  al  mismo  tiempo,  al
                              los niveles de Preparatoria hasta Bachillerato, durante dos años lectivos
 s, 2025
 y
 dicione
 a E
 Primera edición 2025
 Primer a edición 2025  © Maya Ediciones, 2025  desarrollo de nuestro querido Ecuador.
 © Ma
 A
 o
 . 6 de Diciembr
 Av. 6 de Diciembre N52-84 y José Barreiro  consecutivos. Esta alianza reafirma nuestro principio rector: el acceso al
 e N52-84 y José Barr
 v
 eir
 I ISBN  Teléfono: 02 510 2447 7  Docentes, ustedes son el corazón de este proceso educativo. Gracias por su dedicación, su paciencia
 elé
 10 244
 SBN
                              conocimiento debe ser un derecho garantizado, no un privilegio.
 fono: 02 5
 T
 14-2
  978-9978-52-5
  978-9978-52-514-2  coor dinacion@ma y aeducacion . com  y su amor por la enseñanza. Su labor transforma vidas y siembra las semillas de un mejor porvenir.
 coordinacion@mayaeducacion.com
                              Entendemos que la labor del docente es clave para el éxito del aprendizaje.
 .
 com
 w
 .ma
 www.mayaeducacion.com
 w
 w
 aeducacion
 y
                              Por eso,  desarrollamos el  Portafolio Mentor, una solución pedagógica
 Impr e sión  Quito, Ecuador  Aprovechen  al  máximo  este  material.  Lean  con  atención,  hagan  preguntas,  busquen  respuestas,
 Impresión
 cuador
 , E
 Quito
                              integral que responde a las necesidades reales del docente en aula.
 xxxxxxxxxxxxxxx
 xxxxxxxxxxxxxxx  compartan  ideas.  La  educación  es  un  compromiso  que  nos  une  a  todos:  estudiantes,  docentes,
               familias y Estado.
                              Este recurso incluye:
                              •  libros de texto oficiales con respuestas,
               Con gratitud y esperanza, les invitamos a recorrer juntos este camino hacia el conocimiento. Porque
               solo  a  través  de  la  educación  lograremos  construir  un  Ecuador  donde  cada  sueño  tenga  la
                              •  planificaciones curriculares completas (PCA y PUD), con enfoque DUA
               oportunidad de hacerse realidad.
 Donación de licencia
 © Ministerio de Educación  Donación de licencia  •  actividades interactivas,
 © Ministerio de Educación
 Maya Ediciones cede al Ministerio de
 Av. Amazonas N34-451 y Av. Atahualpa
 Av. Amazonas N34-451 y Av. Atahualpa  Ma y a E dicione s cede al Ministerio de   •  evaluaciones automatizadas,
 Educación el uso a título gratuito para la
 Quito-Ecuador
 Quito-Ecuador  E ducación el uso a título gr atuito par a la
 ste texto
 impr
 sión y distribución de e
 e
 www.educacion.gob.ec
 www.educacion.gob.ec   impresión y distribución de este texto   •  soporte técnico permanente
 durante los regímenes Costa-Galápagos y
 dur ante los r egímene s C osta-Galápagos y     ¡El conocimiento
 Sierra-Amazonía 2025-2026 y 2026-2027.
 Sierr a-Amazonía 2025-2026 y 2026-2027 .  •  chatbot de apoyo.
 E sta Carter a de E stado deja constancia del   LES PERTENECE,
 Esta Cartera de Estado deja constancia del
                              Es una herramienta diseñada para potenciar el tiempo de enseñanza efectiva.
 gran aporte a la educación para los
 gr an aporte a la educación par a los
 studiante
 e estudiantes de las instituciones educativas   Gracias al programa de carnetización docente, impulsado por el Ministerio de
 s de las institucione
 as
 s educativ
                              Educación del Ecuador, Maya Ediciones otorga beneficios y descuentos
 s del país.
 públicas y ﬁscomisionale
 públicas y ﬁscomisionales del país.  EL FUTURO TAMBIÉN!
                              exclusivos en recursos pedagógicos complementarios, y reconoce así el

                              esfuerzo y compromiso diario del Magisterio nacional.

                              Maya Ediciones seguirá apostando por la calidad, la innovación y el impacto
                              positivo en la educación del país, al generar soluciones que acompañen y
                                      Con afecto y admiración.,
                              fortalezcan la labor docente, y que, sobre todo, aporten al desarrollo de una
               Ministerio de Educación del Ecuador
                              sociedad más justa y equitativa.
 La r
 sta publicación
 epr
 cial o total de e
 oducción par
 DISTRIBUCIÓN GRATUITA
 DIS TRIBU CIÓN GR A TUIT A  La reproducción parcial o total de esta publicación,  ,   2025
 en cualquier forma y por cualquier medio mecánico
 PROHIBID A SU VENT A  en cualquier forma y por cualquier medio mecánico
 PROHIBIDA SU VENTA
 o elec tr ónico ,  no e stá permitida por la E ditorial.  Misión: Enriquecemos la experiencia educativa con proyectos transformadores.
 o electrónico, no está permitida por la Editorial.
                                                                                                                     3 3 3 3
                                                                                                                     30/4/25   17:29
         Fisica 1 BG U1 ME24.indd   3
         Fisica 1 BG U1 ME24.indd   3                                                                                30/4/25   17:29]]></page><page Index="6"><![CDATA[Conoce tu libro




                        El texto de Física para 1.° año de BGU comienza con una
                        Evaluación diagnóstica que permite conocer las habili-
                        dades, competencias y destrezas que los estudiantes han
                        adquirido en el año anterior.


                        Apertura de unidad
                        La unidad se inicia con una doble página que contiene
                        una imagen que motiva al estudiante a relacionarse con
                        los temas que se van a tratar. Junto a ella se propone un
                        texto introductorio que despierta el interés y la curiosi-
                        dad por el contenido. Se hallan adjuntos los códigos de
                        los objetivos de asignatura de Física que se trabajarán
                        en esta unidad.
                        La página introductoria derecha contiene el espacio
                        La Física y  las profesiones, que explica las carreras
                        que están directamente relacionadas con la física y con
                        la vida universitaria. Esta página también contiene un
                        ordenador gráfico sobre  ¿Qué vamos a aprender?,
                        en donde se  identifican los conceptos fundamentales que
                        se desarrollarán en la unidad.

                        Contenidos científicos y pedagógicos

                        Cada tema inicia con una microactividad acerca de los
                        saberes previos, acompañada del desequilibrio cognitivo,
                        que es el cuestionamiento de sus conocimientos previos
                        y la búsqueda por los nuevos durante toda lectura. Al pie
                        de la página se encuentran las destrezas con criterio de
                        desempeño.
                        Los contenidos se apoyan en breves textos, esquemas, fo-
                        tografías, organizadores gráficos, tablas de datos, diagra-
                        mas, gráficas de funciones y otros.

                        Secciones variables

                        •  Ejercicios resueltos y propuestos: refuerzan las destre-
                         zas de cada tema.
                        •  Competencia digital: sirve para reforzar aprendizajes
                         mediante el uso de tutoriales, simuladores y web de or-
                         ganizaciones científicas conocidas.
                        •  Interdisciplinariedad: relaciona la Física con otras áreas
                         de conocimiento como la Química, Matemáticas, Biolo-
                         gía, Arte, Inglés y otras.
                        •  Interculturalidad: invita a conocer la forma como otras
                         culturas desarrollaron y concebían a la Física.

                        •  Laboratorios  caseros: experiencias divertidas que el
                         estudiante puede efectuar con materiales sencillos.
                        •  Competencia matemática: acciones que facilitan al
                         estudiante a resolver problemas.


              4





                                                                                                                     21/1/25   11:46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   4
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   4                                                                          21/1/25   11:46]]></page><page Index="7"><![CDATA[Evaluación formativa

                    Estas  actividades  se  resuelven  mediante  el  razonamiento
                    lógico. Muchas de ellas fomentan la resolución de problemas
                    y otras estimulan la aplicación de lo aprendido. Se las puede
                    trabajar en los diversos ambientes de aprendizaje: el aula, la
                    casa y la virtualidad.
                    Los talleres permiten valorar el desarrollo de destrezas. Inclu-
                    yen actividades integrales en las dimensiones cognitiva, afectiva
                    y psicomotriz, que motivan a la reflexión y transformación de la
                    realidad. Contienen: Trabajo colaborativo, actividad para reali-
                    zar en equipo; Diversidad Funcional en el aula, con recomen-
                    daciones para trabajar con estudiantes con discapacidad; Acti-
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    vidad investigativa, en la que se orientará la investigación en
                    diversas fuentes, acompañada de Sugerencias para investigar.
                    Problema-decisión. Presenta también actividades orientadas
                    a fortalecer la capacidad de tomar decisiones, a partir del plan-
                    teamiento de un problema.
                    Ciencia, tecnología y sociedad, una visión
                    interdisciplinaria
                    Infografía de tipo periodístico que le permite al estudiante
                    visualizar un tema de importancia actual relacionado con la
                    unidad.

                    ¿Cómo se investiga en física?
                    Es una sección en la que se trabaja sobre diversas técnicas y me-
                    todologías aplicadas a las ciencias experimentales como la física.

                    Laboratorio/Proyecto interdisciplinario
                    Vincula los conocimientos teóricos con los experimentales,
                    a través de experiencias de laboratorio y proyectos, que guar-
                    dan un rigor científico en cuanto a la obtención, procesamiento,
                    presentación, análisis de datos y comprobación de leyes.

                    Competencia comunicacional
                    Ayuda a desarrollar una buena comunicación para expresar
                    y comprender ideas, pensamientos, sentimientos, conocimien-
                    tos y actividades en torno de su desenvolvimiento académico
                    y personal.

                    Evaluación sumativa
                    Es un cuestionario que facilita al estudiante comprobar y al
                    maestro medir el alcance de las destrezas en función de los
                    criterios de evaluación establecidos en el currículo. Se comple-
                    menta con una coevaluación.
                    La evaluación de la unidad cierra con una lista de cotejo para Au-
                    toevaluación y un apartado para la Metacognición, que le pro-
                    pone al estudiante autorreflexionar sobre su propio aprendizaje.
                    Expreso mis emociones. Encontrarás una pregunta que te invita
                    a expresar lo que sientes en relación con el contexto de la unidad.





                                                                                                                     5





                                                                                                                     21/1/25   11:46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   5                                                                          21/1/25   11:46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   5]]></page><page Index="8"><![CDATA[Índice








                        Evaluación diagnóstica........................  8


                        Unidad 1                                         Unidad 3
                        Posición y desplazamiento  . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10  Aceleración  ..................................  80
                       BC 6  Evolución de la ciencia y la tecnología .........  12  La aceleración  ...................................  82
                                                                         Evaluación formativa  ............................  85
                        Evaluación formativa  ..........................  15
                        Sistemas de referencia  .........................  16  Movimiento rectilíneo uniformemente variado    86
                        Evaluación formativa  ..........................  18  Evaluación formativa  ............................  88
                        Magnitudes vectoriales y escalares. ¿Qué es      Análisis de la velocidad instantánea  .............  90
                        un vector? ¿Qué es un escalar? .................  20  Evaluación formativa  ............................  93
                        Evaluación formativa  ..........................  22  BC 1  La gravedad universal ............................  94
                        Suma y resta de vectores  ......................  24  Evaluación formativa  ............................  97
                       BC 1  Evaluación formativa  ..........................  26  Caída libre  .......................................  98
                        Métodos gráficos de la suma de vectores  .....  28  Evaluación formativa  ............................  101
                        Evaluación formativa  ..........................  30  Aplicaciones del movimiento acelerado .........  102
                        Posición y desplazamiento  ....................  32  Evaluación formativa  ............................  104
                        Evaluación formativa  ..........................  34  Gráficas del movimiento acelerado  .............  106
                        Sistemas de unidades. Antecedentes  ..........  36  Evaluación formativa  ............................  109
                        Evaluación formativa  ..........................  38  Ciencia, tecnología y sociedad: una visión
                        Ciencia, tecnología y sociedad: una visión       interdisciplinaria ..............................  110
                        interdisciplinaria ..............................  40  ¿Cómo se investiga en Física? .................  111
                        ¿Cómo se investiga en Física? .................  41  Laboratorio 2..................................  112
                        Proyecto interdisciplinario N.º 1 ..............  42  Competencia comunicacional ................  114
                        Competencia comunicacional ................  44  Evaluación sumativa ..........................  116
                        Evaluación sumativa ..........................  46

                                                                         Unidad 4
                        Unidad 2                                         Movimiento en dos dimensiones  ...........  118
                        Rapidez y velocidad ............................  48  Composición del movimiento .................  120
                        Rapidez y velocidad  .............................  50  Evaluación formativa  ..........................  122
                        Evaluación formativa  ............................  52  Movimiento parabólico  .......................  124
                        Velocidad media .................................   54  Evaluación formativa  ..........................  126
                        Evaluación formativa  ............................  56  Ecuaciones del movimiento  ...................  128
                        Movimiento rectilíneo uniforme  . . . . . . . . . . . . . . . .  58  Evaluación formativa  ..........................  130
                        Evaluación formativa  ............................  60  BC 1  Ecuación de la trayectoria  .....................  132
                       BC 1  Análisis del movimiento  .........................  62  Evaluación formativa  ..........................  134
                        Evaluación formativa  ............................  64  Aceleración tangencial y normal  ..............  136
                        Proyecciones del movimiento en el plano .......  66  Evaluación formativa  ..........................  138
                        Evaluación formativa  ............................  68  Gráficas del movimiento  ......................  140
                        Introducción al movimiento en                    Evaluación formativa  ..........................  142
                        dos dimensiones  ................................   70  BC 6  Análisis del movimiento .......................  144
                        Evaluación formativa  ............................  72  Evaluación formativa  ..........................  146
                        Ciencia, tecnología y sociedad: una visión       Ciencia, tecnología y sociedad: una visión
                        interdisciplinaria ..............................  74  interdisciplinaria ..............................  148
                        ¿Cómo se investiga en Física? .................  75  ¿Cómo se investiga en Física? .................  149
                        Laboratorio 1..................................  76  Proyecto interdisciplinario N.º 2 ..............  150
                        Evaluación sumativa ..........................  78  Evaluación sumativa ..........................  152




              6





                                                                                                                     21/1/25   11:46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   6
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   6                                                                          21/1/25   11:46]]></page><page Index="9"><![CDATA[Unidad 5
                    Movimiento circular   ........................  154
                    Movimiento circular uniforme (MCU)  ........  156
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    Evaluación formativa  ..........................  158
                    Frecuencia y período  ..........................  160
                    Evaluación formativa  ..........................  162
                  BC 1  Aceleración centrípeta  ........................  164
                    Evaluación formativa  ..........................  166
                    Movimiento circular uniformemente variado  .  168
                    Evaluación formativa  ..........................  170
                    Análisis del movimiento circular ...............  172
                  BC 6  Evaluación formativa  ..........................  175
                    Analogía del movimiento circular y rectilíneo ..  176
                    Evaluación formativa  ..........................  179
                  BC 1  Problemas de aplicación  ......................  180
                    Evaluación formativa  ..........................  183
                    Ciencia, tecnología y sociedad: una visión
                    interdisciplinaria ..............................  184
                    ¿Cómo se investiga en Física? .................  185
                    Laboratorio 3..................................  186
                    Competencia comunicacional ................  188
                    Evaluación sumativa ..........................  190
                                                                     BC 1  Bloque curricular 1: Movimiento y fuerza

                                                                     BC 2  Bloque curricular 2: Energía, conservación y
                    Unidad 6                                               transferencia
                    Introducción a las leyes de Newton .........  192  BC 3  Bloque curricular 3: Ondas y radiación elec-
                    Interacciones fundamentales ..................  194
                  BC 5  Evaluación formativa  ..........................  196  tromagnética
                    Masa y peso ...................................  198  BC 4  Bloque curricular 4: La Tierra y el Universo
                    Evaluación formativa  ..........................  200  BC 5  Bloque curricular 5: La Física de hoy
                    Diagramas de cuerpo libre .....................  202
                    Evaluación formativa  ..........................  204  BC 6  Bloque curricular 6: La Física en acción
                  BC 1  Primera ley de Newton. Principio de inercia  . . .  206
                    Evaluación formativa  ..........................  208
                    Tercera ley del movimiento de Newton........  210
                    Evaluación formativa  ..........................  212
                    Segunda ley de Newton .......................  214
                    Evaluación formativa  ..........................  216
                    Ciencia, tecnología y sociedad: una visión
                    interdisciplinaria ..............................  218
                    ¿Cómo se investiga en Física? .................  219
                    Laboratorio 4..................................  220
                    Evaluación sumativa ..........................  222

                    Bibliografía  ....................................  224




                                                                                                                     7





                                                                                                                     21/1/25   11:46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   7                                                                          21/1/25   11:46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   7]]></page><page Index="10"><![CDATA[Evaluación diagnóstica                                    Temas de CCNN


                                                                             de EGB Superior


                     1.  Escribe una V o una F para identificar las oraciones que son verdaderas o falsas. . Trabaja en una hoja
                        aparte.

                          Las máquinas son instrumentos que facilitan la realización de un trabajo, ya que disminuyen o
                          facilitan la fuerza necesaria para efectuarlo.                                  V

                          Los materiales conductores son los que no permiten el paso de los electrones por su interior.
                          Metales como el cobre o el oro son buenos conductores.                          F

                          Si acercamos dos cuerpos cargados con distinto signo se repelen. Esto se debe a que actúan
                          fuerzas de atracción.                                                           F

                          El magnetismo es la propiedad que poseen algunos materiales, como los imanes, de ejercer una
                          fuerza a distancia capaz de atraer objetos metálicos como el hierro.            V

                          La gravedad fue descubierta por el físico y matemático Copérnico.               F
                          Una fuerza es la acción capaz de provocar algún cambio en el objeto al que se le aplica.  V
                          La corriente eléctrica es el movimiento de los electrones a través de un cuerpo y se puede com-
                          parar con el movimiento del agua.                                               V
                          Arquímedes (287 a. C. – 212 a. C.) enunció un principio que dice: “La fuerza de flotación sobre
                          un cuerpo inmerso en un fluido es igual al peso del fluido desplazado por ese cuerpo”.  V
                          La densidad de una sustancia es la cantidad de masa (m) que hay por unidad de volumen (V).  V

                          La ley de Boyle dice que el volumen de un gas varía inversamente con la presión del gas. Esto
                          quiere decir que: a mayor presión mayor volumen de un gas.                      F


                     2.  ¿Qué es la masa y en qué unidad se mide?
                        Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo y para medirla se emplea el gramo.
                                                                                                      P = mg
                     3.  ¿Cuál es la diferencia entre masa y peso?
                        Aunque en el lenguaje cotidiano el peso y la masa puedan parecer conceptos equivalentes, desde
                        el punto de vista científico son dos magnitudes distintas que no se debe confundir. La masa es la
                        cantidad de materia que tiene un cuerpo y el peso es la fuerza con la que la Tierra atrae un cuerpo.
                     4.  ¿Qué son energías renovables?
                        Son aquellas fuentes de energía que se renuevan de forma continuada y, por tanto, no se agotan.
                        También se llaman energías verdes, ya que no contaminan al producirse.
                     5.  ¿Cuál es la velocidad de propagación del sonido?
                        El sonido se propaga en el aire a una velocidad de 340 metros/segundo y en el agua a
                        1 500 metros/segundo.
                     6.  ¿Cuáles son los tipos de circuitos eléctricos?
                En serie: las distintas resistencias, por ejemplo, unas bombillas, se encuentran en fila, una detrás de otra, conectadas por el mismo cable. Si deja   Shutterstock, 1161227572
                de funcionar una resistencia, todo el circuito deja de funcionar. En paralelo: las distintas resistencias están conectadas mediante diversos cables al
                generador, de modo que la corriente eléctrica llega directamente a cada una. Si se funde o se desconecta una bombilla, el resto sigue funcionando.
                     7.  ¿Qué sucede si acercamos dos imanes por sus polos
                        opuestos?                                                Masa y peso
                        Al acercar dos imanes por sus polos opuestos, uno norte y otro sur, se atraen y se unen.
                     8.  Haz las siguientes transformaciones.
                        a)  Transforma 2,5 atmósferas de presión a torr.
                           1900 torr
                        b)  Transforma 32 PSI a atmósferas de presión.
                           2,18 atm
                        c)  Si la presión atmosférica en Ibarra es de 600 mm Hg, calcula el valor en atm.
                           0,79 atm
                        d)  Convierte 986 mmHg a atm.
                           1,29 atm
              8 8





                                                                                                                     21/1/25   11:46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   8                                                                          21/1/25   11:46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   8]]></page><page Index="11"><![CDATA[9.  ¿Qué son las máquinas?
                       Las máquinas son instrumentos que facilitan la realización de un trabajo, ya que disminuyen o faci-
                       litan la fuerza necesaria para efectuarlo.
                    10. ¿Qué es un fluido?
                       Es toda sustancia que fluye cuando se le aplica una fuerza cortante.
                    11. ¿Qué dice el principio de Arquímedes?
                       “La fuerza de flotación sobre un cuerpo inmerso en un fluido es igual al peso del fluido desplazado
                       por ese cuerpo”.
                    12. Explica por qué el aceite flota en el agua, como se observa en el
                      gráfico.
                       Los aceites flotan porque son menos densos que el agua.
                    13. ¿Qué es la luz?
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                       La luz es una forma de energía que emiten algunos cuerpos y que percibimos a través de la vista.
                    14. ¿Cuál es el valor de la velocidad de la luz?                                          Shutterstock, 687440293
                       La velocidad de la luz es de aproximadamente 300 000 km/s

                    15. ¿A cuánto equivale un año luz en kilómetros?                  Aceite flotando en el agua
                       Equivale a 9 billones de km, aproximadamente.

                    16.  Observa las siguientes imágenes y clasifica al tipo de galaxia según corresponda.
                       Las galaxias espirales tienen una protuberancia central, que contiene estrellas jóvenes. Su estructura se destaca por los brazos espirales que nacen del centro de la galaxia.










                                                   Shutterstock, 1428093032      Shutterstock, 525205918      Shutterstock, 498368326






                       Las galaxias irregulares no tienen una estructura bien definida, son las galaxias de menor tamaño. Además, se caracterizan por su composición rica en gas y estrellas muy jóvenes.
                       Las estrellas elípticas se agrupan de manera uniforme alrededor del centro de la galaxia, la cual tiene forma de elipse. Cuentan con un gran porcentaje de estrellas viejas.
                    17.  ¿En qué galaxia se encuentra nuestro sistema solar?
                       Nuestro sistema solar se encuentra en la Vía Láctea.

                    18.  ¿Qué es la frecuencia?  Es el número de ondas que atraviesan por un punto en un tiempo determinado.
                       La frecuencia de una onda se relaciona de manera inversa con su velocidad y de forma directa con el contenido de energía.

                    19. Observa la siguiente imagen
                      del campo magnético de la
                      Tierra y  deduce  cuál es la
                      función de protección que
                      cumple.                                             Viento solar    Campo magnético de la Tierra

                      Tiene la capacidad de desviar las partículas   Llamarada solar
                      ionizantes peligrosas del viento solar y los
                      rayos cósmicos. La vida no podría existir sin el
                      campo magnético.
                                                                                                               Shutterstock, 1261248334









                                                                                                                     A
                                                                                                                     9




                                                                                                                     21/1/25   11:46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   9
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   9                                                                          21/1/25   11:46]]></page><page Index="12"><![CDATA[Posición y desplazamiento





                         ara  comenzar  a entender la
                         física, basta con realizar un
                    P pequeño  movimiento  y  des-
                    cubrir en él increíbles explicaciones
                    que se pueden traducir en ecuacio-
                    nes que se aplican en la vida cotidia-
                    na.

                    En la fotografía, una imagen de
                    Google Maps muestra diferentes
                    lugares o sitios que tú quieres co-
                    nocer o a los que quieres llegar.
                    Con este  software podemos ubi-
                    car nuestro hogar o colegio, viajar
                    por  todo  el  mundo  en  tan  solo
                    minutos; de igual manera, pode-
                    mos realizar un cálculo en segun-
                    dos para conocer la distancia entre
                    dos sitios y tener sus localizaciones
                    exactas.


















                    La Física y las profesiones


                    El ingeniero geógrafo
                    Se dedica a generar mapas cartográficos, a partir de fotografías aéreas, que pasan
                    por varios procesos de georreferenciación para que dichos mapas se encuentren  Shutterstock, 175540127
                    ubicados en las mismas coordenadas utilizadas sobre la superficie de la Tierra. Es   Ingresa al enlace
                    decir que si se usa un GPS (Sistema de Posicionamiento Global) en un punto, se   y conoce las apli-
                    obtiene la misma coordenada que en el mapa.                                  caciones de esta
                                                                                                 ciencia en Ecua-
                    El geógrafo analiza imágenes satelitales, para buscar zonas afectadas por defo-  dor:
                    restación, desastres ambientales o acciones del ser humano. De este modo, se   lynk.ec/11f01
                    pueden tomar medidas correctivas.

                    Las universidades que ofertan la carrera: la ESPE (Ingeniería geográfica y del medio
                    ambiente) y la Pontificia Universidad Católica del Ecuador (Ciencias geográficas
                    y medioambiente).


              10





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   10
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   10                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="13"><![CDATA[1















                                                                                               unidad







                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                                                                                                  Objetivos


                                                                                                   O.CN.F.1.

                                                                                                   O.CN.F.9.













                                                                                              Shutterstock, 243914617











                                                       ¿Qué vamos a aprender?



                                  Historia de la ciencia y                       Posición y
                                      la tecnología                            desplazamiento




                     Sistemas de referencia                                               Métodos gráficos de
                     •  Coordenadas                                Operaciones            la suma de vectores
                       rectangulares                               de vectores            •  Método del
                                                Magnitudes
                     •  Coordenadas          vectoriales y escalares                        polígono
                       geográficas                                 •  Método analítico    •  Método del

                     •  Coordenadas polares                                                 paralelogramo


                                                                                                      Archivo editorial
                                                                                                                     11





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   11
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   11                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="14"><![CDATA[Saberes previos         Evolución de la ciencia

                              ¿Cuáles son los orígenes
                         del ser humano?               y la tecnología

                         ¿Qué diferencia al ser humano
                         de las otras especies?






                              Desequilibrio cognitivo

                              ¿Siempre la adquisición de                                                           Shutterstock, 65792590
                         conocimiento ha sido positiva?
                         Justifica tu respuesta.
                                                           Diagrama de cómo el ser humano ha ido evolucionando tecnológicamente en el tiempo.
                                                       La evolución de la ciencia y la tecnología se tiene que explicar des-
                                                       de el surgimiento de la vida humana. Al final del Paleolítico inferior
                                                       (120 000 años a. C.), los seres humanos se comunicaban mediante
                                                       sonidos, gritos y expresiones corporales; con esa necesidad de comu-
                                                       nicarse, inventaron el lenguaje. Descubrieron el fuego y comenzaron
                                                       a observarlo, buscarlo, conservarlo y, posteriormente, utilizarlo para
                       Shutterstock, 214137112         ríodo Neolítico (10 000 años a. C.), que es cuando los seres humanos
                                                       su beneficio. Con estos conocimientos, se da un inmenso salto al pe-

                                                       desarrollan la agricultura y la ganadería, se agrupan en comunidades

                        Sanzio (Italia, 1509-1512) representa  a los   y forman poblados. Posteriormente, con la necesidad de expansión y
                                                       protección, entran a la Edad de los Metales (6 000 años a. C.), inven-
                        filósofos clásicos en un día común, pensando,
                        escribiendo, enseñando y hablando.  tan la alfarería y fabrican herramientas.

                                                       Desde la Edad Antigua (que se cuenta desde el nacimiento de la es-
                                                       critura), se registran grandes avances tecnológicos, como la invención
                                                       de la rueda, los estudios astronómicos, la construcción de las pirámi-
                                                       des de Egipto y la Muralla China, las técnicas en la medicina, u otras
                             Competencia digital       como la invención de la pólvora, el papel y la brújula.

                              En el siguiente enlace
                         encontrarás un video acerca de   Es interesante encontrarse con que para llegar al estudio de la física,
                         la ciencia y el conocimiento a   se tuvo que partir de la filosofía. Fueron los filósofos griegos quienes
                         través de los tiempos:        empezaron a preguntarse cómo y de dónde venimos, qué hay en el
                                                       cielo y cómo está hecha la materia. Es así que en el siglo 600 a. C. apa-
                         lynk.ec/11f02
                                                       rece el primer gran filósofo, astrónomo, médico y geómetra, Tales de
                                                       Mileto (Mileto, 625-548 a. C.), quien enuncia al agua como el primer
                                                       principio del que todo proviene. Luego, llega Pitágoras (Grecia, 570-
                                                       495 a. C.), quien propuso el teorema de los triángulos rectángulos,
                                                       los cuales tienen gran aplicación en la astronomía. Pitágoras también
                                                       encontró la relación de los intervalos musicales. Después, tenemos a
                                                       Sócrates (Grecia, 470-399 a. C.), quien, a través de los años, progresa
                         ¿Cuál de los avances te impre-  con la mayéutica para la evolución del pensamiento y la resolución
                         sionó más?                    de problemas; él nos muestra su humildad en su frase célebre: “Solo
                                                       sé que nada sé”.

                        CN.F.5.6.5. Analizar los efectos que tiene la tecnología en la revolución de las industrias, con el fin de concienciar de que el uso indebido del conocimiento y, en especial, de
                        que la mala aplicación de leyes físicas genera perjuicios a la sociedad.
              12





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   12
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   12                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="15"><![CDATA[Uno de los discípulos de Sócrates fue Platón (Grecia, 427-347 a. C.),   Glosario
                    filósofo, músico, dibujante y gimnasta; después de conocer a Sócra-
                    tes, decidió seguir y vivir su doctrina. Posteriormente (año 390 a. C.),   mayéutica. Esta palabra
                    fundó la primera escuela filosófica a la que le llamó “Academia”. Allí se   viene de la profesión que se en-
                    impartieron las ciencias de astronomía, medicina, matemáticas, alfa-  carga de ayudar a parir. Sócrates
                    beto, teoremas y retórica.                                     desarrolló este arte, pero en
                                                                                   vez de aplicarlo en el parto de
                                                                                   personas, lo empleó ayudando
                    La “Academia” se cerró en el año 29 a. C.  De ella surgieron grandes   a generar ideas y pensamientos
                    científicos y filósofos como Hipócrates (Grecia, 460-370 a. C.), el llama-  mediante preguntas y repre-
                    do ‘padre de la medicina’, y Aristóteles (Grecia, 384-322 a. C.), filósofo   guntas a partir de las mismas
                    que en sus trabajos dejó escrito todo el conocimiento de los griegos, y   ideas de la persona.
                    fundó la Escuela Aristotélica donde se estudió filosofía, retórica, lógica,   retórica. Disciplina transver-
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    y de donde salieron físicos, astrónomos, geógrafos e historiadores.
                                                                                   sal a distintos campos del
                                                                                   conocimiento que se ocupa
                    Ya en la Edad Moderna, poco antes del descubrimiento de América,   de estudiar y de sistematizar
                    otro gran genio aparece y propone una teoría que sostiene que la   procedimientos y técnicas de
                    Tierra no es el centro del Universo, tal como se pensaba en aque-  utilización del lenguaje, puestos
                    llos tiempos sobre la base de las escrituras bíblicas. Nos referimos a   al servicio de una finalidad
                    Copérnico (Polonia, 1473-1543), el teórico del sistema heliocéntrico,   persuasiva o estética, añadida a
                    quien afirma que alrededor del Sol giran los planetas. Esta teoría no se   su finalidad comunicativa.
                    difundió, pues contradecía a la Iglesia católica y los castigos por esto
                    eran severos. Los escritos de Copérnico fueron publicados después
                    de su muerte.


                    Posteriormente, otro científico, Galileo Galilei (Italia, 1564-1642), per-
                    feccionó el telescopio mediante estudios de física, y realizó estudios
                    astronómicos muy profundos y avanzados para la época, con los que
                    comprobó la teoría heliocéntrica de Copérnico. Este hecho lo llevó a
                    juicio ante la Inquisición. Galileo Galilei es considerado el padre de la
                    astronomía, de la física experimental (por sus estudios de la primera
                    ley del movimiento de los cuerpos), de la cinemática y, en general, de
                    la ciencia, por la rigurosidad en su método de estudio. Sus manuscri-
                    tos y los de otros científicos se publicaron gracias al gran invento de                   Shutterstock, 420072331
                    la imprenta en 1453.


                    En los tiempos de Galileo Galilei también surgió Kepler (Alemania,   Einstein, el científico que formuló la teoría de
                    1571-1630), quien estudió el movimiento de los planetas hasta que   la relatividad en 1905 y cuyas predicciones
                                                                                  hasta la actualidad han sido confirmadas.
                    descubrió que ellos se mueven en elipses. De ahí concibió sus tres le-
                    yes astronómicas que se refieren a las órbitas planetarias; información
                    que es usada por la astronomía actual.




                                                                                                              Shutterstock, 1603358410



                                                                               Shutterstock, 97812449   En la actualidad hay comunicación satelital,


                                                                                  computadores más compactos, dispositivos
                                                                                  móviles inteligentes. Es evidente la velocidad
                        Nicolás Copérnico                                         con la que avanza la ciencia y la tecnología.
                                                                                                                     A 13





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   13
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   13                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="16"><![CDATA[Evaluación formativa

                                                       En el siglo XVII Isaac Newton (Inglaterra, 1643-1727), formuló la ley
                                                       de la gravedad universal y realizó estudios de cálculo infinitesimal, un
                                                       gran aporte para la ciencia. Con Newton se dio el gran salto en la es-
                                                       tructuración y concepción universal de la física, y su legado perdura
                                                       hasta el día de hoy.
                       Shutterstock, 357510902         Albert Einstein (Alemania, 1879-1955), desarrolló en 1905 la teoría




                                                       siguientes unidades.
                        Nikola Tesla fue uno de los inventores más   de la relatividad, de la que hablaremos más en profundidad en las
                        geniales pero a su vez incomprendido, debido
                        a que sus ideas eran muy adelantadas a su   Nikola Tesla (Croacia, 1856-1943) estudió la electricidad y realizó ex-
                        época.
                                                       perimentos e inventos para transportarla de manera inalámbrica; no
                                                       logró esto en su tiempo, pero gracias a eso hoy tenemos transmisio-
                                                       nes inalámbricas como el control remoto; además, fue el inventor de
                                                       la radio y la corriente alterna para el ahorro de energía.


                                                       En la Edad Contemporánea se han experimentado grandes logros en
                                                       genética, medicina, astronomía, informática, ingeniería, entre otros.
                       Shutterstock, 357510902         El avance de la ciencia y la tecnología ha proporcionado muchas

                                                       ventajas para el ser humano, pero también ha traído devastacio-
                                                       nes; miles de seres humanos, animales y ecosistemas muertos por


                        La fotografía de la bomba atómica y   el uso indebido del conocimiento; por ejemplo, los bombardeos en
                                                       Hiroshima y Nagasaki (Japón, 6 de agosto 1945), o el accidente nu-
                        la descripción de sus partes se encuentran en
                        el museo de aviación Garden City, New York.  clear en Chernobyl (Ucrania, 26 de abril de 1986); también es el caso
                                                       de la central nuclear de Fukushima (Japón, 2010), donde un tsunami
                                                       averió la planta y hasta hoy existen niveles de radiación dañinos.
                              Interdisciplinariedad
                                                       Por otro lado, se han producido cientos de derrames petroleros, algu-
                              Física e Historia        nos incluso provocados por las mismas compañías, como la petrolera
                         La Física tuvo un papel muy   Texaco en Ecuador (1964-1990). Esta empresa, a pesar de contar con
                         importante en la Segunda Re-  la tecnología para evitar daños ambientales, arrojó los desechos al
                         volución Industrial a finales del   ambiente, provocando muerte y enfermedades.
                         siglo XVII y comienzos del siglo
                         XVIII. Se gestaron invenciones
                         de máquinas que aprovechan la   Como estos desastres hay miles, y está en nuestras manos proteger el
                         energía de vapor para realizar el   planeta con hábitos simples como evitar el consumismo de produc-
                         trabajo mecánico.             tos innecesarios, haciendo buen uso de la tecnología y siendo amiga-
                                                       bles con la naturaleza.
                         En 1769, James Watt
                         (1736 - 1829) inventa una
                         máquina de vapor con muchas
                         aplicaciones en la industria.




                       Shutterstock, 1833368044                                                                  Shutterstock, 92087990






                         Máquina de vapor de James Watt


              14





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   14                                                                         21/1/25   11:47
                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   14]]></page><page Index="17"><![CDATA[Evaluación formativa




                        I.CN.F.5.20.1

                   1    Responde en tu cuaderno: ¿qué efectos ha tenido la tecnología en la humanidad?

                            El avance de la ciencia y la tecnología ha proporcionado muchas ventajas para el ser humano, pero también ha traído devastaciones; miles de seres humanos, animales y ecosistemas
                            muertos por el uso indebido del conocimiento; es el caso de los bombardeos en Hiroshima y Nagasaki (Japón, 6 de agosto 1945), o el accidente nuclear en Chernobyl (Ucrania, 26 de
                            abril de 1986); también es el caso de la central nuclear de Fukushima (Japón, 2010), donde un tsunami averió la planta y hasta hoy existen niveles de radiación dañinos.
                   2    Escribe una V o una F para identificar las oraciones que son verdaderas y falsas. Trabaja en tu
                        cuaderno.

                         En la misma época de Galileo Galilei también surgió Kepler, quien estudió el movi-
                         miento de los planetas.                                                       V
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                         Tales de Mileto (Mileto, 625-548 a. C.) enuncia al agua como el primer principio del
                         que todo proviene.                                                            V
                         Copérnico (Polonia, 1473 -1543), escribe su teoría sobre el sistema heliocéntrico, que
                         dice que alrededor de la Tierra giran los planetas.                           F
                         Albert Einstein es considerado el padre de la astronomía, la física experimental (por
                         sus estudios de la primera ley del movimiento de los cuerpos), la cinemática, y, en   F
                         general, de la ciencia, por la rigurosidad en su método de estudio.
                         En el siglo XVII Isaac Newton (Inglaterra, 1643 - 1727), formuló la ley de la gravedad
                         universal y realizó estudios de cálculo infinitesimal, lo cual fue un gran aporte para la   V
                         ciencia.
                         Thomas Edison (Alemania, 1879-1955) desarrolló en 1905 la teoría de la relatividad.  F

                         En la Edad Contemporánea se han experimentado grandes logros en genética, medi-
                         cina, astronomía, informática, ingeniería, entre otras ciencias.              V
                         Los filósofos griegos fueron quienes se empezaron a preguntar cómo y de dónde   V
                         venimos, qué hay en el cielo y cómo está hecha la materia.

                   3    Dibuja una línea de tiempo del siglo XX y escribe los nombres de científicos, inventos o des-

                        cubrimientos más importantes (si consideras que faltan detalles en el texto, investiga en otras
                        fuentes).
                                                                                        Diversidad
                   4    Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula

                        En equipos, seleccionen un invento, y luego expliquen cómo
                        se relaciona con la física.                                Las personas con discapacidad
                        Respuesta abierta                                          son sujetos de derechos y tam-
                                                                                   bién de deberes. Es importante
                                                                                   que recordemos esto dentro y
                                                                                   fuera del aula.

                   5                                                                    Estrategia de
                       Actividad investigativa                                          investigación
                       Indaga tres perjuicios o daños provocados por la tecnología
                       o ideas basadas en la ciencia.                              Evita páginas web conspira-
                                                                                   noicas o catastrofistas. Esta
                        Respuesta abierta
                                                                                   información debe ser científica
                                                                                   y verificable.


                                                                                                                     15





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   15
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   15                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="18"><![CDATA[Saberes previos         Sistemas de referencia

                              ¿Qué necesitas para
                         orientarte?, ¿para qué sirve un   Los sistemas de referencia son convenciones mediante las cuales un
                         plano cartesiano?             observador puede realizar un análisis de posición y mediciones que
                                                       se encuentran en las mismas unidades de medida. Los sistemas de
                                                       referencia responden las preguntas del dónde y del cuándo. Por ello
                              Desequilibrio cognitivo
                                                       son necesarios para una ubicación en tiempo y espacio.
                              “Todo es relativo depen-
                         diendo desde dónde se vea”.   Por ejemplo: la ciudad de Tulcán se encuentra al norte de Ecuador.
                         ¿Por qué la caída de una pelota   Aquí hablamos de referencias: si se dice que “Tulcán se encuentra al
                         se percibe de forma diferente   norte” (sin una referencia clara), el enunciado es incompleto; esto es
                         por una persona que observa   porque, respecto a otros lugares, Tulcán podría encontrarse al sur
                         dicha pelota desde el interior   (por ejemplo, al sur de Colombia).
                         de un auto en movimiento, que
                         por otra que ve la caída desde   Los sistemas de referencia se clasifican en sistemas de coordenadas
                         el exterior del automóvil?    rectangulares, geográficas y polares.


                                                       Coordenadas rectangulares
                                                       Un sistema de referencia en dos dimensiones es el plano cartesiano
                                                       (superficie plana), en donde el 0 es el origen de las coordenadas, el
                                                       eje x marca las abscisas, y el eje y marca las ordenadas.

                                                                                                     (
                                                                                               (
                                                                                                       −
                                                       En la Figura 1.1. se observan las coordenadas  2 ; 3),  3 ;  2), (− 3 ; 1),
                                                       que es como se representan los pares ordenados. Primero, se escribe
                                                       el valor del eje x; y separado de punto y coma, se escribe el valor del
                       Shutterstock, 230596753         Ejemplo: Representa las siguientes coordenadas en el plano:
                                                       eje y:  xy; (
                                                               ).


                                                                   =−
                                                         =
                                                                                  ;
                                                             −
                                                                                5 6
                           Figura 1.1. En la figura se muestra el   A ( 6 ;  3      )  B (  2 ; 5     )  C =  12 9                   
                         plano cartesiano, que funciona como una   D   =− 4,9 ; 4,6)  (Ver Figura 1.2)
                                                          (
                                                                −
                         rosa de los vientos, pero además marca
                         coordenadas precisas.         La notación de un vector, se la realiza con una letra mayúscula y una
                                                       flecha sobre la letra.
                                   y                   Coordenadas geográficas
                               B   5                   Este sistema de coordenadas sirve para ubicar un punto en la super-
                                   4
                                   3                   ficie terrestre (ver figura 1.3.). Las coordenadas se encuentran repre-
                                   2  9  C             sentadas por la longitud y la latitud respecto a un eje, y se miden
                                   1  6
                        –x –4,9                  x     en grados sexagesimales. El sistema de referencia de la Tierra es de
                         –5 –4 –3 –2 –1 0  1 2 12 3 4 5 6  coordenadas angulares esféricas, cuyo centro está justamente en el
                                  –1     5
                                  –2                   centro del planeta.
                                  –3            A
                                  –4
                         D        –5  –4,6             Para medir la longitud, se calcula el ángulo a partir del meridiano de
                                    –y                 Greenwich hasta el meridiano en donde se encuentra el punto en
                          Figura 1.2.                  sentido este u oeste.
                        Resolución del ejemplo

                        CN.F.5.1.5. Reconocer que la posición, la trayectoria y el desplazamiento en dos dimensiones requieren un sistema de referencia, y determinar gráfica y/o analíticamente los
                        vectores posición y desplazamiento, así como la trayectoria de un objeto.

              16





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   16                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   16]]></page><page Index="19"><![CDATA[Para medir la latitud se toma como referencia el paralelo cero (0) y, a
                    partir de este, se calcula el ángulo hasta el paralelo donde se encuen-
                    tra el punto que se quiere medir.

                    En el presente curso se trabajarán las coordenadas geográficas indi-
                    cando el módulo y la dirección expresados en función de los puntos
                    cardinales. Por ejemplo: 30 m; S 30° O.

                    Coordenadas polares
                    En el plano cartesiano estas coordenadas se miden en distancias y
                    ángulos (r, θ). Así, el ángulo se mide a partir del eje x , (+) en sentido               Shutterstock, 326090990
                    antihorario, y la distancia determina la posición del punto a partir del
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    origen de las coordenadas.

                    Ejemplos:


                    1) Pasa de coordenadas rectangulares a polares: (9/6 ; –3) m.
                    (Figura 1.4).                                                   Figura 1.3.
                             3 m                                                  Representación gráfica de cómo se miden las
                    tan (A) =                                                     coordenadas geográficas. Arriba se encuentra
                             9 m                                                  la longitud, y abajo, la latitud.
                             6
                    A= 63,43°
                    θ = 360° – 63,43° = 296,57°                                       
                                                                                       0  A    1   9   2  x
                    Para calcular la distancia, se puede usar el teorema de Pitágoras.             6

                            2
                         2
                             +
                    r =  9/ 6 (− 3) 2                                                 –1
                                                                                                    y
                     =
                      r  3,35  m
                                                                                      –2
                    r (    m ; 296,57. ) °
                       3,35 
                     =
                    2) Pasa de coordenadas polares (55,5 mm; 80°) a rectangulares.    –3     x
                    (Figura 1.5).                                                    –y
                                                                                    Figura 1.4.
                    Con el seno del ángulo, hallamos el lado del triángulo rectángulo en
                    el eje y.                                                              y
                                y
                    sen (80°) =
                             55,5mm
                    y   54,65  mm.                                                               A
                      =

                    Con el coseno del ángulo hallamos el otro lado del triángulo rectán-      r
                    gulo en el eje x.
                                x
                    cos (80°) =
                             55,5mm
                      =
                    x  9,63  mm.                                                             80º
                                                                                            0         x


                                                                                    Figura 1.5.


                                                                                                                     A 17





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   17
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   17                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="20"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1

                        1   Copia el plano en tu cuaderno y escribe las coordenadas rectangulares.


                                                                    y
                                                                         C
                                                                    3
                                                                    2
                                                               D
                                                                    1
                                                                              A

                                     –7   –6  –5   –4  –3   –2  –1  0     1   2    3   4    5   6    7   x
                                                             E
                                                                   –1
                                                       B                                             A = (7/4 ; 0,25)
                                                                   –2                                B= (–2,75 ; −4/3)
                                                                                                     C = (0,5 ; 3)
                                                                                                     D = (–1 ; 5/5)
                                                                                                     E = (–6/4 ; −2/5)
                        2   Observa la representación de los puntos en coordenadas polares y escribe en tu cuaderno sus

                            coordenadas.

                                                                    y
                                                                   C



                                                                       90°
                                                                               D
                                                                            10°
                                                                                                         x
                                                               230°     350°
                                                                                               B



                                                           A                                         A = (3 cm;  230º)
                                                                                                     B = (4,5 cm;  350º)
                                                                                                     C = (2,5 cm;  90º)
                                                                                                     D = (1,6 cm;  10º)
                        3   Pasa de coordenadas rectangulares a coordenadas polares:


                            a)  A (–325; 46) cm                          c)  C (0; –230) pies       A (3,28;  3°)
                                                                                                    B (63,6;  5,1°)
                                                                                                    C (2,3;  indefinido)
                            b)  B (26; –58,25) km                        d)  D (56/7; 33,25) pies   D (32,2;  1,3°)


                        4   Escribe una V o una F para identificar las oraciones que son verdaderas y falsas.



                             Los sistemas de referencia son convenciones mediante las cuales un observador puede reali-  V
                             zar análisis de posición y mediciones que se encuentran en las mismas unidades de medida.
                             Las coordenadas rectangulares en el plano cartesiano se miden en distancias y ángulos (r, θ).  F
                             Los sistemas de referencia se clasifican en sistemas de coordenadas rectangulares, geográfi-  V
                             cas y polares.
                             El sistema de coordenadas geográficas sirve para ubicar un punto en la superficie terrestre.  V

              18





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   18                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   18]]></page><page Index="21"><![CDATA[5    Pasa de coordenadas polares a rectangulares (expresa los resultados en centímetros):
                                                        (
                                                                        (
                          (
                                            (
                        A 36  pulgadas ; 385 ;  ) °    B 25  m ; 5 ;  ) ° C  40  millas ; 275 ;  ) °     D 20  m ; 599 . ) °

                                      A = (82,87;  38,64) cm      C = (561,05;  –6412863,9) cm
                                      B = (2490,48;  217,89) cm   D = (–1030,08;  –1714,33) cm
                   6    En la provincia de Pichincha, una familia viaja de Calacalí [coordenadas UTM (776 343 06 ;
                        10 000 192,419) m] hacia Alausí [coordenadas UTM (768 855,557 ; 9 942 317,655) m], en Chim-
                        borazo. Con coordenadas UTM (Siglas en inglés: Universal Transverse Mercator), quiere decir
                        que se encuentran en un sistema de referencia que permite mayor precisión en Ecuador (las
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                        coordenadas UTM se trabajan de igual manera que las coordenadas rectangulares.)

                        a) Calcula la distancia entre los dos puntos.  d = 58 357,099 m

                        b) Calcula el rumbo que debe tomar la familia para llegar al segundo punto, considerando que
                          tienen que ir en línea recta.         Rumbo = 262º 37' 42,06"

                        c) Grafica en tu cuaderno a escala la ubicación de ambos poblados.


                   7    El punto P(–2, 2) está expresado en coordenadas cartesianas. Encuentra sus coordenadas polares.


                        R = (2,83; 135°)
                   8    El punto P(3, 180º) está expresado en coordenadas polares. Encuentra sus coordenadas cartesianas.


                        R = (−3, 0)
                   9    ¿Cuáles son las coordenadas rectangulares del punto (11; 3,93) que está escrito en coordenadas polares?


                        R = (−7,78; −7,78)
                   10                                         π
                        Si un punto tiene las coordenadas polares   5,    , ¿cuáles son sus coordenadas rectangulares?
                                                              5
                        R = (16,18;  11,76)

                   11
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        En parejas, resuelvan el siguiente                              funcional en el aula
                        problema:                                              Gualberto Becerra  Cuando una persona tiene
                        Un camión que transporta plátanos                          una discapacidad, lo mejor es
                        requiere viajar de Machala (619 252 ;                      preguntarle directamente si hay
                        9 639 296 m) (provincia de El Oro) a Alóag,                algo en lo que puedas ayudar.
                        en Quito (provincia de Pichincha). Si la distancia en línea recta   Es la propia persona quien
                        es de 386 268 m, y el rumbo es N 28° E:                    mejor nos puede informar de
                                                                                   sus necesidades.
                        a) Calculen las coordenadas de Alóag con respecto a Machala.
                          Aloag (800 593,84;  9 964 457,344) m
                        b) Grafiquen a escala la ubicación de ambos poblados.




                                                                                                                     19





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   19                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   19]]></page><page Index="22"><![CDATA[Saberes previos         Magnitudes vectoriales

                              Cuando miras en una
                         esquina un letrero que dice   y escalares. ¿Qué es un vector?
                         con una flecha: "Una vía", ¿qué
                         significa este letrero?, ¿que nos   ¿Qué es un escalar?
                         indica esa flecha?

                                                       Las magnitudes se clasifican en vectoriales y escalares.
                              Desequilibrio cognitivo
                                                       Magnitudes escalares
                              ¿Cuál es la diferencia entre
                         rapidez y velocidad?          Son aquellas magnitudes determinadas con un número, llamado mó-
                                                       dulo, y una unidad. Por ejemplo, longitudes como 8 km, 130 cm; ma-
                                                       sas como 30 kg, 4 lb, 1 t; horas como 4:00, 16:00; temperatura como
                        Magnitudes escalares
                                                       –30 ºC; 180 ºF; entre otras.

                                                       Se pueden hacer operaciones entre magnitudes escalares de modo
                                                       aritmético. Por ejemplo:
                       Shutterstock, 147927137         1.  Una muchacha estudia de lunes a viernes en la mañana 7 horas;


                                                           en la tarde estudia 2 horas 30 minutos. ¿Cuánto tiempo estudia
                          Masa                             en un día?

                                                           7 horas + 2 horas 30 minutos = 9 horas 30 minutos
                                                          R. La muchacha estudia en total 9 horas 30 minutos cada día.

                       Shutterstock, 195953306         2.  Se tiene una bodega de 70  m . Se necesita almacenar 5 cajas
                                                                                     3
                                                           de 0,87 m3, 8 cajas de 2 m3, 20 cajas de 1,2 m3. ¿Cuánto espa-
                                                           cio ocuparán las cajas y cuánto espacio sobrará?

                                                                             + 201,2
                                                                    +
                          Tiempo                            ( 50,87  m 3 ) ( m8 2  3 ) (  m 3 ) = 66,9  m 3
                                                               70 m  - 66,9 m  = 3,01 m 3
                                                                        3
                                                               3
                                                                                               3
                                                          R. Las cajas ocuparán un espacio de 66,9  m  y sobrará un espacio
                                                                   3
                                                                 m .
                                                           de  3,01
                       Shutterstock, 438834709         Magnitudes vectoriales


                                                       un valor en magnitud y un rumbo. Por ejemplo, la aceleración de la
                          Temperatura                  Son aquellas magnitudes que también tienen una dirección; es decir,
                                                                           2
                                                                         /
                                                       gravedad es de 9,8  ms  dirigido hacia abajo; un barco se dirige rum-
                              Competencia
                              matemática               bo al noreste a 25 km/h.
                              Medida es una rama de    El desplazamiento es el cambio en la posición de un punto; es un
                         la matemática que tiene perma-  segmento recto dirigido desde el punto inicial hasta el punto final.
                         nente relación con las ciencias
                         físicas.
                         Anota más ejemplos de esa in-
                         teracción entre ambas ciencias.

                        CN.F.5.1.6. Establecer la relación entre las magnitudes escalares y vectoriales, mediante el reconocimiento de que los vectores guardan tres informaciones independientes:
                        magnitud, dirección y unidad respectiva, y que cualquier vector se puede proyectar en las direcciones de los ejes independientes del sistema de referencia, las llamadas
                        componentes perpendiculares u ortogonales del vector.

              20





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   20
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   20                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="23"><![CDATA[La trayectoria es el camino que recorre un cuerpo o una partícula de
                    un sitio a otro. Por ejemplo, para trasladarse de Quito a Ambato se
                    toma la Panamericana. La trayectoria es la vía con todas sus sinuo-
                    sidades. En cambio, el desplazamiento es la distancia en línea recta
                    entre Quito y Ambato (Figura 1.6).


                    Vectores
                    Un vector es una semirrecta con orientación que se encuentra en un
                    sistema de referencia que tiene una magnitud, una dirección y una                         Shutterstock, 150811250
                    unidad asociada. Los vectores se denotan con una letra mayúscula

                    y sobre ella una flecha pequeña: A (Figura 1.7).
                    !"    !    !                                                    Figura 1.6.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    A = A i+ A j                                                  La línea recta entre Quito y Ambato es el
                         x
                              y
                                                                                  desplazamiento, y la trayectoria es la ruta que
                                                                                  sigue la autopista Panamericana (en color rojo).
                    Los vectores se pueden representar en coordenadas rectangulares,
                    polares y geográficas.
                                                                                       y
                    Una persona en un campo de fútbol patea una pelota desde la esqui-          A
                    na de la cancha. La pelota rueda 20 m en dirección S 80° E.        A y
                    (Figuras 1.8. y 1.9.).
                                                                                                         x
                                                                                              A x
                    a) Descomponer el vector en sus componentes rectangulares.
                    Sen (80°) = A  / 20 m                                           Figura 1.7.
                               x
                    A   19,7  m
                       =
                     x
                    Cos (80°) = A  / 20 m                                         80º
                               y
                    A =  3,47  m                                                          20 m
                     y
                    Según se encuentra el vector con respecto al ejey  () −  el valor de su
                                                                  ,
                    componente en y es  3,47 −  m. Entonces:
                    !                                                               Figura 1.8.
                     (
                    A 19,7; −3,47) m      (a)
                    !        !      !
                        (
                    A = 19,7i − 3,47j ) m (b)
                                                                                       80º
                    Estas son dos formas de denotar un vector en sus componentes rec-
                    tangulares  a ()  en pares ordenados o  b () por los vectores unitarios
                       
                    
                       j que nos indican la dirección en x   y .
                    i ∧
                                                                                    Figura 1.9.
                    b) Representar el vector en coordenadas polares. Como el vector
                                                                       °=
                    forma un ángulo de 80º con el ejey  () −  , entonces  270°+  80  350°.
                    Así, en su forma polar tenemos:
                      (
                    A 20  m; 350 ) °
                                                                                         Glosario
                    c) Representar al vector en coordenadas geográficas. Corresponde al
                    vector dado, es decir:                                             ^. Símbolo matemático
                    A   20 ; 80 )                                                  que significa la conjunción y
                      (
                          m S
                                E °
                                                                                   funciona como una conjunción
                                                                                   lógica entre dos proposiciones..
                                                                                                                     A 21





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   21
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   21                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="24"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1.

                        1   Observa la tabla y explica en la clase el porqué cada magnitud es escalar o vectorial. Trabaja en

                            tu cuaderno.


                                    Vectoriales               Escalares                    Explicación
                              Fuerza                                            Tiene módulo y dirección
                                                      Masa                      Tiene una magnitud
                                                      Longitud                  Tiene módulo
                                                      Volumen                   Tiene una magnitud
                                                      Temperatura               Tiene una magnitud
                                                      Rapidez                   Tiene módulo
                              Peso                                              Tiene módulo dirección
                              Aceleración                                       Tiene módulo dirección
                                                      Energía                   Tiene una magnitud
                              Velocidad                                         Tiene módulo dirección
                                                      Área                      Tiene una magnitud


                        2   Las coordenadas geográficas de un vector son: E   360  ;   30  )
                                                                      (
                                                                                 °
                                                                          m S
                                                                                   E .
                            Determina:
                            a) Los componentes rectangulares. E  = 180 m     E  = 311,77 m
                                                            x      y
                            b) Las coordenadas vector.  E = (180 i + 311,77 j) m
                            c) Las coordenadas polares.  E = (360 m; 290°)


                        3
                            Sea el vector  F (− 32,11; 45,3)  cm , que se encuentra representado en la figura.
                            Exprésalo en coordenadas polares y geográficas.



                                                                                    40
                                                                 F �
                                                                                    30

                                                                                    20
                                                                                    10
                                                                                            Coordenadas polares
                                                                                            F = (36,95 cm; 125°19´48,5´)
                                                                                            Coordenadas geográficas
                                                 –40     –30     –20     –10                F = (36,95 cm; N 35°19´48,5´O)


                        4   Un avión parte de Quito a Guayaquil. Recorre 267,2 km y en dirección S 38° O. Calcula:


                            a) La posición en coordenadas rectangulares con respecto a Quito.  P(164,50; 210,55) km
                            b) La posición en coordenadas polares.                     P(267,2 km; 232°)
                            c) La posición en coordenadas geográficas.                 P = (267,2 km; S 38°O)


              22





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   22                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   22]]></page><page Index="25"><![CDATA[5    Obtén las coordenadas polares de los siguientes vectores:


                        A = (1, 2)    A ⃗  = (2,24;  63,43°)
                        ⃗
                        B = (–3, 1)   B ⃗  = (3,16;  161,57°)
                        ⃗
                        C = (–2, –2)  C ⃗  = (2,83;  225°)
                        ⃗
                        D = (2, –1)   D ⃗  = (2,24;  333,43°)
                        ⃗
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   6    Escribe una V o una F para identificar las oraciones que son verdaderas y falsas.


                        a) Los sistemas de referencia son convenciones mediante las que un observador puede realizar análi-
                          sis de posición y mediciones que se encuentran en las mismas unidades de medida. Verdadero
                        b) Un sistema de referencia en dos dimensiones es el plano cartesiano (superficie plana), en donde
                          el 0 es el origen de las coordenadas, el eje x marca las ordenadas, y el eje y marca las abscisas. Falso
                        c) La notación de un vector se realiza con una letra minúscula y una flecha sobre la letra.  Falso

                        d) El sistema de coordenadas geográficas sirve para ubicar un punto en la superficie terrestre. Las
                          coordenadas se encuentran representadas por la longitud y la latitud respecto a un eje. Verdadero
                        e) Las coordenadas polares en el plano cartesiano se miden en distancias y ángulos.  Verdadero


                   7
                        Trabajo colaborativo
                        Reúnanse en parejas y resuelvan el siguiente
                        problema:
                        En la selva amazónica se pierde un grupo de tu-
                        ristas. El grupo lleva consigo un GPS, por lo que
                        puede enviar su ubicación por celular a los guar-
                        daparques. La coordenada del grupo de turis-
                        tas es (212 631,660 ; 9 949 328,057) m. La coor-                                      Shutterstock, 1097365085
                        denada de los guardaparques es (214 908,164;
                        9 948 349,270) m.

                        a) Determinen qué distancia deben recorrer los guardaparques    Estrategia de
                          para hallar al grupo de turistas.  d = 2 478 m                investigación
                        b) Determinen las coordenadas geográficas de la ubicación de
                                                                                   Existe una variedad de libros
                          los turistas respecto de los guardaparques. D = (2 478 m; N 66°44´4,65´´O)
                                                                                   que contienen excelente infor-
                                                                                   mación para hacer consultas,
                        Problema-decisión
                   8                                                               y, además, podrían ayudarte a
                        Actividad investigativa                                    reforzar temas vistos en clase.
                        Indaga cuáles son los pasos fundamentales para resolver pro-  Uno de ellos es el de Sears y Ze-
                        blemas de física y describe brevemente cada uno.           mansky, el cual tiene sugerencias
                        ¿Qué estrategia es la que te resulta mejor a la hora de este tipo   para resolver problemas, buenos
                        de trabajo?                                                ejercicios, prácticos y divertidos,
                                                                                   con un lenguaje muy amigable.
                                                                                                                     23





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   23
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   23                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="26"><![CDATA[Saberes previos         Suma y resta de vectores

                              ¿Cuál es la diferencia en-
                         tre un vector y un escalar?



                              Desequilibrio cognitivo

                              ¿Qué aplicaciones tienen
                         los vectores en la vida diaria?
                         Recuerda que todo vector se
                         expresa como la suma vectorial
                         de sus componentes como en
                                                                                                                   Shutterstock, 94777519
                         la Figura 1.10.





                                                       Para mover un auto varado en el camino, necesitamos empujarlo
                          y     A  = A  i  + A  j
                                    x     y            y aplicar diversas fuerzas.

                                                       La fuerza que ejerce cada persona para que el auto se mueva es una
                                                       magnitud vectorial. Al sumar las fuerzas y si lo hacen en la misma
                                   A                   dirección, el auto se moverá.


                                                x      Suma de vectores
                                                       Para realizar la suma y resta de vectores hay dos métodos: el analítico
                                                       y el gráfico. En este tema veremos el método analítico.
                          Figura 1.10.
                                                                                       
                                                       Si se suma el vector A   más el vector B , se tendrá un nuevo vector al

                                                                                   +=
                                                                                  AB
                                     (6 i  + 5 j )m    que, en el ejemplo, lo denominaremos C (ver Figura 1.11):



                                                       AB
                                                         +=C

                              A                        A = A i +A j
                                                                 y
                                                            x
                                                               
                                                       B =B i +B j
                                A  + B  = C                x    y
                               B                       Realizamos la suma algebraica de sus componentes rectangulares:





                                                                    +
                                                       C = ( A i +A j ) ( B i +B y  ) j
                                                                 y
                                                             x
                                                                       x
                                         (7 i  – 5 j )m
                                                       Aplicamos la propiedad asociativa y tenemos:

                                                                           )
                          Figura 1.11.
                                                       C = (A x +B x ) +i  (A y  +Bj
                                                                          y

                                                       Si   =A  ( +i6  5  ) jcmB;  = ( −i7  5  ) j cm

                                                       C = i cm13  + jcm0 

                                                       C = i cm13
                        CN.F.5.1.5. Reconocer que la posición, la trayectoria y el desplazamiento en dos dimensiones requieren un sistema de referencia, y determinar gráfica y analíticamente los
                        vectores posición y desplazamiento, así como la trayectoria de un objeto. (Destreza desagregada)
              24

                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   24                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   24]]></page><page Index="27"><![CDATA[Se pueden sumar uno o más vectores si todos se encuentran expresa-
                    dos en el mismo sistema de coordenadas. En este ejemplo se encuen-
                    tran en coordenadas rectangulares.
                                                                   
                     ++ +D  ; siendo  ( 5,3
                    AB    C            A =   i −3,2  ) j m;  =−B  ( 3,14 i +2,89  ) j m;

                        ( ) j9
                                  =−2,01
                                D
                    C =−     m;  (       i −6,40  ) j m
                                        !     !      !
                                           (
                                       A= 5,3i   −3,2j )m
                                        !       !     !
                                          (
                                       B = −3,14i +2,89j )m
                                        !
                                                    !
                                       C = 0 (   −9j )m                                Competencia digital
                                        !       !     !                                Para reforzar tu aprendi-
                                           (
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                       D = −2,01i −6,40j )m
                              !  !  !   !       !      !                           zaje puedes observar el siguien-
                                           (
                             A+B +C +D = −0,15i −15,71j ) m                        te enlace: lynk.ec/11f03
                    Resta de vectores
                                                         
                    La resta de vectores se define como: A + (–B )
                                     
                    Ejemplo: Resta A y B , siendo:

                    A = ( 5,3 i −3,2  ) j m
                                
                       (
                    B =−3,14 i +2,89  ) j m  !  !     !
                                             (
                                                  A= 5,3i − 3,2j ) m
                                         !         !     !                              Competencia
                                             (
                                      −   B =− −3,14i + 2,89j ) m                       matemática
                                       !  !      !      !
                                             (
                                          A−B = 8,44i − 6,09j ) m                       suma trigonométrica.
                    Si se tienen varias fuerzas que actúan sobre un cuerpo, para calcular la   Llamamos suma trigonométri-
                    fuerza resultante se realizan sumas en sus componentes rectangulares.  ca a la de los componentes de
                    Ejemplo: sobre un bloque de cemento, como indica la Figura 1.12., al   un vector que se encuentra a
                    que se le aplican varias fuerzas sobre una superficie horizontal, ¿hacia   partir de las funciones
                    dónde se moverá el bloque? (no se consideran el peso ni la fuerza que   trigonométricas.
                    ejerce la superficie de contacto).
                                                                                   ¿Qué diferencia existe entre
                            101 N                   30 N                           suma algebraica y suma
                                                                                   trigonométrica?
                                  38º          45º

                            24 N                     95 N
                                                                                              y
                                                                      Figura 1.12.
                                                                                      Fy = 83,39 N
                    Para realizar la sumatoria de los vectores fuerza en este ejemplo, no se hace
                    una simple suma algebraica, sino una suma trigonométrica. Hay que re-
                    cordar que el vector se descompone en sus ejes x   y, por lo que la fuerza
                    se descompondrá de igual forma (ver Figura 1.13).             101 N
                                    (
                                                 (
                    ∑ F =95 N +30 cos 45°)N −101cos 38°)−24N                                          30 N
                       x
                    ∑ F =12,62 N
                       x
                              (
                                           (
                    ∑ F =30 sen 45°)N +101sen 38°)N                                       38º     45º  81,39º 95 N
                       y
                    ∑ F =83,39 N                                                         24 N   Fx = 12,62 N  x
                       y
                    Una vez halladas las fuerzas en x   y se calcula el ángulo de inclinación
                                                                83,39⎞
                    del vector, y se aplica la tangente del ángulo. Así tan= ⎜ ⎛ ⎜ ⎜ ⎝ 12,62⎠ ⎟ ⎟; = 81,39   Figura 1.13.
                                                                    ⎟
                                                                                                                     A 25





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   25
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   25                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="28"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1

                        1    ¿La suma de vectores es una operación algebraica? Explica tu respuesta.

                             La suma de vectores implica más que una suma algebraica, ya que requiere de procesos trigonométricos.

                        2   Si se aplican varias fuerzas, ¿se podría obtener cero como resultado de la suma de esas fuerzas?

                            Fundamenta tu respuesta con un ejemplo.
                             Sí, por ejemplo cuando dos personas se empujan entre sí y no se termina moviendo ninguna de las dos, entonces sus fuerzas se anulan haciéndose cero.

                        3   Actividad investigativa                                         Estrategia de

                            ¿Dónde se encuentran los vectores en la vida cotidiana?         investigación
                            Enumera cinco ejemplos.
                                                                                       Aprende a observar con tus
                             Respuesta abierta
                                                                                       cinco sentidos, analiza los mo-
                                                                                       vimientos y recurre a la teoría
                        4   ¿Qué es la suma de vectores?  Representa con un ejemplo    para afianzar conocimientos y
                            práctico.                                                  tener argumentos.

                             La suma de vectores da como resultado otro vector, que se puede resolver mediante el método analítico o gráfico.

                        5   Si queremos empujar un cuerpo pesado, ¿de qué modo debería aplicarse la fuerza para que sea lo
                            más efectiva al mover el objeto?








                                                 Shutterstock, 145791968                 Una fuerza en la dirección del desplazamiento




                                                                                         que queremos realizar


                        6   Observa la representación en el plano de estos vectores y encuentra las siguientes operaciones:


                            A = 3i  + 6j ;  B = 8i  – 4j ;  C = 12j ;                  y
                                     ⃗ ⃗
                                 ⃗
                                            ⃗
                                                ⃗ ⃗
                                                        ⃗
                             ⃗
                                                                                     12   C
                            D = –8i  + j ;  E = –7i  + 4j ⃗
                             ⃗
                                              ⃗
                                      ⃗ ⃗
                                  ⃗
                                                                                     10
                                                                                         �  C
                                                                                      8
                            a) A + B + D  3i + 3j                                     6       A
                                      ⃗
                               ⃗
                                  ⃗
                            b) C – A     −3i + 6j                         E           4   �  A
                               ⃗  ⃗
                                                                                  �
                            c) E + A – B ⃗  −12i + 14j                           E    2
                               ⃗  ⃗
                                                                       D       D
                                                                                �
                                                                                      2
                                                                    –10  –8  –6  –4  –2     2   4  6   8  10   x
                                                                                     –2            B
                                                                                                    �
                                                                                     –4
                                                                                                        B
              26
                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   26
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   26                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="29"><![CDATA[7    Si se aplican a un bloque las fuerzas dadas en el gráfico, ¿el bloque lograría levantarse del piso en el

                        caso de que no existiera gravedad? Explica tu respuesta.

                                                          80 N






                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción




                                                                68º
                                                      41º
                                                                         30 N

                                                                                    El bloque logra levantarse del piso ya que 80 N
                                               50 N                                 es mayor que 48,96 N.


                   8    Sean los puntos P = (0, 2) y Q = (−3, 5). Encuentra el vector que va de P a Q y el vector que va de
                        Q a P.

                        P ��� Q ⃗ = (–3, 3)          Q ���P ⃗ = (3, –3)
                   9    Dados los vectores A = (2, −3)  y  B = (4, 8). Encuentra:


                        a) A + B   A + B = (6, 5)

                        b) A – B   A − B = (−2, −11)
                        c) B + A   B + A = (6, 5)



                   10   Sea A = (5, 2) y B = (–3, 5), calcula el vector A – B.

                        A – B = (8, –3)



                   11                                                                   Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        En equipos, resuelvan el siguiente problema.
                                                                                   Es importante que haya tiem-
                        Un día de carnaval, dos niñas luchan por un cubo lleno de agua.   po suficiente para que realicen
                        La primera niña tira el cubo con una fuerza de 42,7 N en dirección   su trabajo y sus desplazamien-
                        N 36° E, y la otra niña lo tira con una fuerza de 30 N en dirección   tos aquellas personas que
                        N 75° O.                                                   puedan tener dificultades en
                                                                                   su motricidad.
                        a) ¿Qué niña ejerce la mayor fuerza?
                        b) Calculen el vector resultante (fuerza y dirección) sin considerar el peso de la cubeta. Fr = 42,47 N
                        c) Grafiquen el diagrama de fuerzas en su cuaderno.


                                                                                                                     27





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   27
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   27                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="30"><![CDATA[Saberes previos         Métodos gráficos de suma

                              ¿Por qué podemos afir-
                         mar que la fuerza es un vector?   de vectores


                              Desequilibrio cognitivo  Como se dijo anteriormente, se pueden realizar sumas y restas de
                                                       vectores por métodos gráficos.
                              ¿Cómo se aplicaría en la
                         vida diaria la suma de vectores
                         por el método gráfico?        Método del polígono
                                                       Consiste en dibujar cada vector, uno a continuación de otro. Es decir,
                                         y             sobre el final del primer vector se coloca el origen del siguiente, y así
                                                       sucesivamente con todos los vectores de la suma. Finalmente, para

                                                 x     ver el vector resultante, desde el origen del primer vector hasta el final
                            y     C          D         del último se traza una línea que representará el resultante.


                                y  x    –7             A continuación, se representa una suma de vectores por el método
                                                       gráfico del polígono.
                                  B  A + B + C + D
                                        y

                                                                                   
                                                                                            

                              P    A  x                Dados los vectores  A =− j4   i  2 ;  =− + j6   i  7 ;  C =+ j8   i  5 ;  D =− j 7
                                                                                   B
                                                                                                             i 4
                                            x
                                                                       ++ +D  por el método gráfico del polígono
                                                       realiza la suma  AB C
                                                       (Figura 1.14).
                          Figura 1.14.
                        Suma de vectores por el método gráfico del
                        polígono                       Resta de vectores con el método del polígono
                                                                                                 
                                y                                                           (
                                                                                               5
                                                       Si se tienen dos vectores:  A = ( +i8  ) j 6 y  B =− +  ) j 3 , para restarlos
                                                                                                i
                                6
                                              – B      ( AB–  ) , el vector inverso aditivo B cambia  sus componentes de sig-
                                3   A                  no y, por lo tanto, de dirección y sentido; mantiene su magnitud.
                             B          A – B                                       
                                                         
                                                       Si  (                  =
                                                         B
                                                          =− i5,
                         –5                 8    x                 ) j 3 , entonces  B–  ( −i5  ) j 3 .
                          Figura 1.15.                                                             
                                                       A continuación del vector  A, se dibuja el vector  -B , y se continúa
                                                       con el método gráfico del polígono, que consiste en trazar el vector
                               A – B + C – D   D –     resultante desde el origen del primer vector hasta el final del  segundo
                                                       vector, como se observa en el gráfico (Figura 1.15.).


                                                                                           

                                                                                   


                               P      A                Dados los vectores  A =− j4   i  2 ;  = i6   + j7 ;  C =+ j8   i  5 ;  D =− j4   i  7 ,
                                                                                   B

                                                                                  −+ −D .
                                                       realiza la siguiente operación:  AB C
                                                                                     
                                                              B
                                                                                 B
                                B –   C                Siendo  = i6  + j7 , entonces  −=−− j6 i  7  y  D =− j4 i  7 .

                                                       Así, – D =− + j4 i  7 .
                                                       (Figura 1.16.).
                          Figura 1.16.
                        CN.F.5.1.6. Establecer la relación entre las magnitudes escalares y vectoriales del movimiento en dos dimensiones, mediante el reconocimiento de que los vectores guardan
                        tres informaciones independientes: magnitud, dirección y unidad respectiva, y que cualquier vector se puede proyectar en las direcciones de los ejes independientes del
                        sistema de referencia, las llamadas componentes perpendiculares u ortogonales del vector.
              28





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   28                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   28]]></page><page Index="31"><![CDATA[Método del paralelogramo
                    Para realizar la suma entre dos vectores, se deben colocar ambos des-  y  A
                    de el origen, y a continuación se traza en el final del primer vector
                    una paralela del segundo vector. De igual manera, se traza en el final   9 j
                    del primer vector una paralela del segundo vector, formando así un        A + B    B
                    paralelogramo. Finalmente, para calcular el vector solución, se dibuja   B
                    a partir del origen hasta la intersección de ambos paralelas.
                                                                                    3 j
                                                          
                                                         i
                                                           9
                                            A
                                                      B
                    Ejemplo: dados los vectores  =+ j7 i  3 ;  =+ j , realiza la suma por    A
                    el método gráfico del paralelogramo (Figura 1.17.).
                                                                                     0  i             7 i  x
                    Si se requiere realizar una operación múltiple se debe operar los vec-
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    tores de dos en dos.                                            Figura 1.17.
                                                                                  Suma de vectores por el método gráfico del
                                                                                  paralelogramo
                    Para la resta se procede igual que en el método anterior. Por ejemplo:
                    Dados los vectores                                                        y
                                    
                              B
                    A = i6  + j8 ;  =− j5 i  10 ;  C =− i12  +13 j
                                                                                     –6      0        5   x
                    realiza  −+ −C
                           AB
                                                                                        –A
                                                                                                    B
                                        A
                    A = i6  + j8 . Entonces −=−− j6 i  8
                                                                                              –A + B  –8
                                      C
                               j
                    C =− i12  +13 . Así, −=+ i12  − j13 .
                                                                                               –10
                    Este método debe hacerse por pasos. Se inicia realizando la operación        –A
                                                                                        B
                     AB (Figura 1.18). Una vez que se tiene este resultado, se avanza
                    −+

                                                             )
                    con la siguiente parte, que sería el vector ( −+AB  más el vector −C
                                                                     −+
                                                                      AB

                    (Figura 1.19.). Se tiene así, como resultado final, el vector −+ −C .    Figura 1.18.
                                                                      AB

                    (Figura 1.20.).                                               −+AB
                                           y
                                                                                        y
                                                                                                        x
                                   –6      0       5       12  x                        0     5       12
                                       –A
                                            –A + B  B   –C                               –8        –C
                                         –A  –8                                         –A + B  –10
                                            –10
                                      B                                                        –A + B –C
                                               –A
                                                                                                        –A + B
                                                              –A + B                        –C
                                                     –A + B –C



                                                   –C
                                                                                    Figura 1.19.

                                                                                  ( −+AB ) −C
                                       Figura 1.20.


                                                                                                                     A 29





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   29                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   29]]></page><page Index="32"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1

                        1
                            Dados los vectores: A = (5 m, 45°), B = (–6i  + 9j ), C = (8 m, 180°),
                                             ⃗
                                                                    ⃗ ⃗
                                                          ⃗
                                                                ⃗
                            encuentra el vector final realizando las siguientes operaciones por el método gráfico. Realízalo en
                            hojas cuadriculadas o en tu cuaderno. Emplea GeoGebra para comprobar.
                            a) –A – B – C (método del paralelogramo)
                                   ⃗  ⃗
                                ⃗
                            b) –A + C + C + A(método del polígono)
                                ⃗
                                       ⃗
                                           ⃗
                                    ⃗
                        2   Un equipo de fotografía aérea pilota un dron que tiene que recorrer los siguientes tramos: 50 m en
                            dirección N 70°; de ese punto, se dirige hacia el N 32 m; a continuación va 21 m en sentido S 89° E.


                            a) Indica la distancia total recorrida por el dron. La distancia total recorrida es de 84 m.
                            b) Calcula la posición final utilizando el método del polígono. R = (67i + 50j) m
                            c) Calcula la distancia que el dron recorre en el eje x. La distancia que recorre el dron en el eje x es de 67 m.



                        3
                            Un barco pesquero se está hundiendo. Había realizado algunas paradas para pescar. Estuvo movi-
                            lizado desde el muelle 800 millas en dirección S 50° E; de ese punto, 500 millas en dirección S 10° E;
                            luego, siguió 600 millas en dirección norte para iniciar el regreso.

                            Calcula: ¿cuál será la distancia y dirección que debe recorrer un barco de rescate que sale del mismo
                            muelle para llegar al barco en problemas?
                            La distancia que deberá recorrer es de 800 millas.
                            La dirección que deberá seguir el barco de rescate es S 60° E.

                        4   Escribe una V o una F para identificar las oraciones que son verdaderas y falsas. Trabaja en
                            tu cuaderno.

                            a) El método del polígono consiste en dibujar cada vector, uno a continuación de otro. Verdadero
                            b) El método gráfico también sirve para multiplicar vectores. Falso

                            c) En el método del paralelogramo se suma analíticamente. Falso
                            d) En el método del paralelogramo, para realizar la suma entre dos vectores se deben colocar ambos
                              desde el origen, y a continuación se traza en el final del primer vector una paralela del segundo
                              vector.  Verdadero


                        5   Dados los vectores, realiza la suma por el método gráfico en tu cuaderno. Emplea GeoGebra para

                            verificar tu respuesta.
                            A = (–7, 1)  y  B = (–5, –1)
                            ⃗
                                        ⃗


                        6
                            Se tienen los vectores A = (4, –2),  B = (–7, 1),  C = (–5, –1). Realiza en tu cuaderno la suma aplicando
                                                         ⃗
                                                                  ⃗
                                               ⃗
                            el método del polígono.


              30





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   30                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   30]]></page><page Index="33"><![CDATA[Estrategia de
                                                                                        investigación
                   7
                        Actividad investigativa                                    No olvides que al encontrar la
                        Indaga sobre por qué las distancias marinas se miden en mi-  respuesta a la indagación, debes
                        llas, al igual que las alturas de vuelo de los aviones.    citar correctamente la fuente en
                                                                                   formato APA.


                   8
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        Resuelvan en parejas.                                           funcional en el aula
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        Se quiere construir una línea de transmisión eléctrica, que es
                        un medio que transporta energía a través de cables eléctri-  El comportamiento y las formas
                        cos de muchos kilómetros de distancia. Los cables eléctricos   de hablar suelen variar de unas
                        van desde la parroquia de Calderón hasta Calacalí. Dadas las   personas a otras. Es importante
                                                                                   respetar el estilo que cada uno
                        coordenadas de las torres, calculen la longitud de cable que   tenga a la hora de expresarse.
                        se necesitaría de torre a torre, y la dirección que los topógrafos
                        tendrían que seguir desde cada torre para llegar a la siguiente.
                        Realicen la suma de vectores por el método del polígono. De-
                        muestren la respuesta de forma analítica, considerando que
                        el vector A comprende la distancia de Calderón a Pomasqui;
                        el vector B, de Pomasqui a San Antonio; y el vector C, de San
                        Antonio a Calacalí. Tengan en cuenta la escala del mapa.


                                                                                            Torre de Calderón:
                                                                                            786 292 mE;9989 764 mN
                                                                                            Torre de Pomasqui:
                                                                                            782936 mE;9994 000 mN
                                                                                            Torre de San Antonio:
                                                                                            783 785 mE;9998 740 mN
                                                                                            Torre de Calacalí:
                                                                                            776 343 mE; 10 000 193 mN














                                                                                           Fuente: IGM, elaborado por Tannya Naranjo, M.Sc.














                                                                                                                     31





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   31
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   31                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="34"><![CDATA[Saberes previos         Posición y desplazamiento

                              ¿Cómo se diferencia un
                         vector de un escalar?



                              Desequilibrio cognitivo
                              La distancia de mi casa al
                         colegio es de 500 m.
                         Si voy y vuelvo en un mismo
                         día, ¿cuánto será mi
                         desplazamiento?



                              Competencia
                              socioemocional
                               El respeto en el aula es
                         el punto de partida para la sana
                         convivencia entre compañeros                                                              Shutterstock, 162201917
                         y docente.

                                                         Figura 1.21.
                               Glosario
                                                       El desplazamiento entre dos puntos (uno de partida y uno de llega-
                              trayectoria. Es el recorri-  da) es el vector que va desde el punto de partida hasta el punto de
                         do que describe un cuerpo o   llegada. En la Figura1.21. el vector desplazamiento está representado
                         partícula para moverse de un   por la flecha en negro, que va desde donde la chica inicia el recorrido
                         punto a otro.                 hasta donde se encuentra el muchacho tocando la guitarra.

                                                       En física, el  vector desplazamiento  se  inicia en la  posición inicial
                              Interculturalidad
                                                       y termina en la posición final de la partícula.
                              Los chaquis eran los men-
                         sajeros de los incas, recorrían   La trayectoria es todo el camino recorrido. En la figura será el camino
                         largas trayectorias para entregar   que la chica va a recorrer para llegar hasta el muchacho (Figura 1.22.).
                         mensajes muy importantes a
                         los poblados.
                                                                     y
                                                                                  T


                                                                         r inicial  D                         r



                       Shutterstock, 2094783892                      0             r ﬁnal        x






                                                         Figura 1.22.
                         Busca información adicional
                         sobre los chasquis.           Vector desplazamiento = Posición final – Posición inicial
                                                       r =r ﬁnal  −r inicial

                        CN.F.5.1.7. Establecer las diferencias entre vector posición y vector desplazamiento, y analizar gráficas que representen la trayectoria en dos dimensiones de un objeto,
                        observando la ubicación del vector posición y vector desplazamiento para diferentes instantes.
              32





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   32                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   32]]></page><page Index="35"><![CDATA[Distancia recorrida y distancia desplazada                         Competencia digital
                    La distancia recorrida es la longitud de la trayectoria.
                    La distancia desplazada es la longitud del vector desplazamiento.   Google Earth es un siste-
                    Ambas son medidas escalares.                                   ma de información geográfica
                    Ejemplo:                                                       que permite observar el globo
                                                                                   terráqueo de manera satelital
                                                                                   en 3D de distintas partes del
                                                                            Shutterstock, 238412077  planeta como ciudades, ríos,
                                                                                   etc.
                      A                                                            lynk.ec/11f04
                             15 m               5,84 m


                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                                                8,36 m
                                                         W


                                                  6,71 m
                                                              11,89 m              Encuentra tu ciudad y el lugar
                                                                          B        donde vives, utilizando esta
                                          33,26 m
                                                                                   aplicación.









                          Figura 1.23.
                    El camión de la Figura 1.23. tiene que desplazarse del punto A al punto B.
                    Dadas las longitudes, calculemos la distancia recorrida y la distancia desplazada
                    del camión.
                    Resolución: la distancia recorrida se calcula sumando las distancias parciales.


                    Distancia recorrida d = 15 m + 5,84 m + 8,36 m + 6,71 m + 11,89 m
                    d = 47,8 m

                    La distancia desplazada es el módulo del vector que va del punto A al punto B.
                    Se calcula obteniendo las componentes del eje x y del eje y, para posterior-
                    mente, calcular la longitud por el método del teorema de Pitágoras.

                    Componente del eje x: (1) x = 33,26 m  (dado en el gráfico).
                    Componente en el eje y: (2) y = 5,84 m + w + 6,71.

                    Por medio del teorema de Pitágoras se calcula la distancia w.
                                                                                               8,86 m
                             2
                    w = 8,86 − 6,37 2
                                                                                w
                    (3) w = 6,16 m
                    Se reemplaza (3) en la ecuación (2) y se obtiene:
                    y = 18,71 m
                    Distancia desplazada x =  33,26 + 18,71 m                                 6,37 m
                                                2
                                                        2
                    d = 38,16 m
                                                                                                                     A 33





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   33
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   33                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="36"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1

                        1   Lee la información de la tabla y completa los textos que corresponden a cada categoría.



                                             Distancia                               Desplazamiento

                             Medida de longitud                        Vector entre posición inicial y final

                             Magnitud  escalar                         Es una medida vectorial


                             Ejemplo:  Distancia de Quito a Guayaquil  Ejemplo: Un vehículo se desplaza de Quito a Guayaquil




                        2   En la figura, observa la trayectoria que se sigue del punto 3 a la casa, y el desplazamiento del punto

                            1 a la casa. Mide con una regla y escribe los valores en tu cuaderno.






























                                                                                                 Shutterstock, 282089843









                        3   Con la misma información del ejercicio 8 de la página 31 del tema Métodos gráficos de la suma de
                            vectores, calcula:

                            a) La distancia desplazada de Calderón a Calacalí.  d = 14 413,42 m

                            b) La distancia recorrida de Pomasqui a Calacalí.  d = 9 045,49 m
                            c) El vector desplazamiento de Calderón a Calacalí por coordenadas polares.  D = (9 045,49 m; 136°20´57,6´´)



              34





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   34                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   34]]></page><page Index="37"><![CDATA[4    Si la posición inicial de un avión es: A = (4,857; 68,466) y la posición final es:

                        B = (18,582; 5,210), calcula:

                        a) El vector desplazamiento en coordenadas geográficas. V = (67 727,87 m; S12°14´31,28´´)
                        b) La distancia recorrida.  d = 64 727,87 m

                        c) La trayectoria del avión.  La trayectoria del avión fue toda su línea de vuelo recorrida desde el punto A al B.

                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   5    Si la posición inicial de un barco es de A (254, 354) yardas y la posición final es de (5,5 ; 6,8) millas, calcula:


                        a) El vector desplazamiento en coordenadas geográficas. V = (17 569,33 yardas; S 32°31´27,59´´E)
                        b) La distancia recorrida.  d = 17 569,33 yardas

                        c) La trayectoria del barco.  La trayectoria del barco fue todo su recorrido desde el punto A al B.


                   6    Halla el vector de posición y su módulo para los siguientes puntos: P  (–1, 2) y P  (–3, 4)

                               Posición: A ⃗ = (–1, 2)                            1         2
                               Módulo: 5
                   7    El vector posición AB tiene como componentes (3, –8). Si se conoce el extremo B = (–7, 2), halla
                        las coordenadas de A si se conoce el extremo.
                               ⟶
                               AB = (–10, 10)

                   8    Halla las componentes del vector posición cuyos extremos son: A(2, 1) y B(–6, 3).
                               ⟶
                               AB = (–8, 2)
                   9    Encuentra las componentes del vector posición cuyos extremos son: A(5, 2) y B(–4, 0).

                               ⟶
                               AB = (–9, –2)
                                                                                        Diversidad
                   10
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        En grupos de cuatro estudiantes, elijan cuatro sitios y a partir de   Cada persona tiene capacidades
                        un sistema de referencia que se planteen en su institución, rea-  diferentes. En el momento de
                        licen las diversas mediciones de la posición de esos objetos en   realizar actividades, lo impor-
                        coordenadas rectangulares, polares y geográficas; por ejemplo,   tante es saber escoger aquellas
                        la puerta de salida, la portería, el bar, un arco de fútbol, un aro u   en las que se pueda participar o
                        otros. Registren estos datos en su cuaderno.               intervenir de mejor manera.
                        Respuesta abierta
                                                                                        Estrategia de
                   11   Competencia digital                                             investigación
                        Mira el video Trayectoria, desplazamiento y marco de referencia
                        en lynk.ec/11f05 y elabora un mapa mental con la información   Los mapas mentales son exce-
                        del video.                                                 lentes instrumentos de síntesis.
                                                                                   Utilízalos también en época de
                                                                                   exámenes.


                                                                                                                     35





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   35                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   35]]></page><page Index="38"><![CDATA[Saberes previos         Sistemas de unidades:

                              ¿Cuáles son las unidades
                         fundamentales?                antecedentes



                              Desequilibrio cognitivo  En la Antigüedad, para realizar intercambios comerciales, se utilizaban
                                                       muchos tipos de medida. Se puede decir que en cada poblado había
                              ¿Por qué en los Estados   un tipo diferente de unidades. Por ello, resultaba necesario estanda-
                         Unidos se utiliza aún el sistema   rizar de alguna manera las medidas de las cantidades, por ejemplo,
                         británico de unidades, y en In-  para medir granos o líquidos, de tal forma que se pudieran evitar ma-
                         glaterra el Sistema Internacional   los entendidos. Así fue que los gobernantes trataron de fijar sistemas
                         de Unidades?
                                                       únicos, pero el intercambio de mercancías a niveles más amplios se
                                                       complicaba. A la vez, los científicos requerían de un sistema único
                                                       para exponer sus hallazgos fuera de sus países.


                                                       Entonces se estudió la necesidad de acordar un sistema único univer-
                              Interculturalidad        sal. Hubo varios intentos por parte de científicos, quienes trataron de
                                                       implantar medidas deducidas del orden natural. En 1791, se propone
                              Física e Historia
                                                       el metro como unidad de longitud, siendo este del tamaño de la diez-
                                                       millonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre. Este trabajo
                                                       lo hicieron los científicos franceses Delambre y Méchain, quienes rea-
                                                       lizaron las mediciones geodésicas desde Dunkerque, en Francia, hasta
                                                       Barcelona, en España. El objetivo era deducir el tamaño del metro
                                                       como unidad de medida.





                       Shutterstock, 179308949





                            Monumento a la Mitad del Mundo


                         Pedro Vicente Maldonado
                         (Riobamba, 1704-1748)
                         Fue el único científico ecua-                                                         Google aerth
                         toriano que formó parte de la
                         Misión Geodésica Francesa de
                         1736 a 1743.                  Cabe aclarar que para estos años en Ecuador ya se había realizado la

                         Esta misión científica sentó las   Misión Geodésica (1736), que buscaba medir un grado del meridiano
                         bases  para el nacimiento del   de la Tierra para demostrar que es achatada en los polos y se ensan-
                         Sistema Métrico Decimal; pues   cha en su zona ecuatorial. Ambas misiones efectuaron las mediciones
                         el metro fue designado como   mediante un procedimiento de triangulación en las colinas más altas.
                         unidad de medida.             Para ello, llevaron un instrumento llamado ‘toesa’, que correspondía a
                         Investiga datos adicionales   una unidad de medida que se usaba en Francia, antes del metro.
                         sobre la importancia de esta
                         misión para el mundo científico.  En 1799, Napoleón Bonaparte firmó la ley con el metro como unidad de
                                                       medida, con el lema “Para todos los pueblos y para todos los tiempos”.

                        CN.F.5.1.6 Establecer la relación entre las magnitudes escalares y vectoriales del movimiento en dos dimensiones, mediante el reconocimiento de que los vectores guardan
                        tres informaciones independientes: magnitud, dirección y unidad respectiva, y que cualquier vector se puede proyectar en las direcciones de los ejes independientes del
                        sistema de referencia, las llamadas componentes perpendiculares u ortogonales del vector.
              36





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   36
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   36                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="39"><![CDATA[Competencia
                    Sistemas de medida                                                  matemática

                                                                                        Unidades de longitud
                                                                                      Sistema Internacional
                                                                                          1 m equivale a:
                                                                                             10 dm
                                                                              Shutterstock, 428740321  1 000 mm
                                                                                            100 cm


                                                                                         1 km = 1 000 m
                                                                                          1 hm = 100 m
                                                                                          1 dam = 10 m
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                      Cinta métrica                                                     Sistema británico
                                                                                        1 pie = 12 pulgadas
                    •  Sistema Internacional de Unidades (SI). También denominado        1 yarda = 3 pies
                      ‘sistema métrico’, se encuentra unificado con las normas ISO, y se   1 milla = 1 760 yardas
                      usa a nivel mundial con excepción de tres países. Este sistema ma-  Conversión de unidades
                      neja para la longitud, el metro; para la masa, el kilogramo; y para el   1 yarda = 0,9144 m
                      tiempo, el segundo.                                              1 pulgada = 2,54 cm
                    •  Sistema británico. Es utilizado por los Estados Unidos de Nortea-  1 pie = 30,48 cm
                      mérica, Liberia y Myanmar. Este sistema maneja para la longitud, la   1 milla = 1,60934 km
                      pulgada, el pie, la yarda y la milla; como unidad de peso, la libra; y
                      para el tiempo, el segundo.                                       Unidades de masa
                    •  Sistema Cegesimal de Unidades (CGS). Tiene como unidad de         1 kg = 2,20462 lb
                      longitud el centímetro; como unidad de masa, el gramo; y como uni-  1 lb = 453,592 g
                      dad de tiempo el segundo. Este sistema fue sugerido por el matemá-   1 lb = 16 oz
                      tico Gauss (Alemania, 1777-1855), y se utiliza en laboratorios, debido   1 quintal = 100 kg
                                                                                          1 ton = 10 qq
                      a que el metro y el kilogramo son unidades demasiado grandes.
                                                                                         1 arroba = 25 lb
                    Factores de conversión                                               Siendo lb = libras
                    Para resolver los problemas y ejercicios, es importante tener claridad   kg = kilogramos
                    sobre las unidades que se manejan. Se sugiere trabajar siempre con     oz= onzas
                    el mismo sistema, y no olvidarse de que las operaciones deben ser      qq = quintal
                    entre las mismas unidades. En el caso de que haya diferentes tipos de
                    unidades dentro del mismo problema, se deben usar los factores de   Indaga las unidades SI para
                    conversión.                                                    medir líquidos y gases.
                    Multiplicamos por los factores equivalentes para simplificar las uni-
                    dades respectivas. Por ejemplo:
                    Pasar 120 km/h al sistema británico (a pies/seg):

                   120  km ×  1  h  ×  1.000  m 3,2808  pies
                                        ×
                      h    3.600  s  1  km  1  m
                    R = 109,36 pies / s                                                  Glosario


                    Pasar 40 yardas/s al SI:                                           ISO. Siglas del inglés:
                                                                                   Organización Internacional de
                    40  yardas 0,9144  m                                           Normalización.
                             ×
                        s      1  yarda   R = 36,54 m / s




                                                                                                                     A 37





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   37
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   37                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="40"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.1.1.

                        1   Realiza en tu cuaderno una línea de tiempo sobre la evolución histórica del metro.

                            Respuesta abierta

                        2   ¿Por qué se buscó tener un solo sistema de medida? ¿Cuáles son los pros y los contras de tener uno

                            solo? Expón en la clase.
                                 Ya que la gente necesitaba para los intercambios comerciales. Los pro son que toda la gente se pueda entender, en lo científico era importante porque
                                 se podía utilizar información de otras partes para alimentar sus investigaciones. Los contra eran que había opositores al cambio. Cada país o región
                                 quería que su medida fuera la universal, ya que se habían acostumbrado a ella.
                        3   ¿Para qué se integró una Misión Geodésica Francesa en 1791?

                            La Misión Geodésica de 1791 fue integrada para determinar el tamaño de la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre, para deducir el tamaño
                            del metro como unidad de medida.
                        4   ¿Cuánto mide un arco del meridiano de la Tierra?

                            Si ¼ del meridiano tiene 10 000 000 metros, un arco de ½ de meridiano correspondería a 20 000 000 de metros.

                        5   ¿Qué es y cuánto mide una toesa?

                            Una toesa es un instrumento de medición muy antiguo; fue utilizado por la Misión Geodésica, cuya unidad lleva su mismo nombre y mide 1 toesa = 1,94 m.

                        6   Comenta cuál es la diferencia entre la Misión Geodésica de 1791 y la de 1736.

                               La de 1736: medir un grado de meridiano y demostrar que el planeta tiene achatados los polos y ensanchado en su zona ecuatorial. La de 1791: determinar el
                                          tamaño de la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre para deducir el tamaño del metro como unidad de medida.
                        7   Actividad indagatoria                                           Estrategia de

                            Consulta con qué método se realizó la                           investigación
                            toma de mediciones del arco del glo-                    Shutterstock, 77233417
                            bo terráqueo. Explica en qué consis-                       Anota tus fuentes de consulta,
                            tió este procedimiento. Presenta tus                       en caso contrario, es un plagio.
                            hallazgos ante la clase, empleando las
                            TIC de tu preferencia.



                        8   Averigua cuál es la velocidad de la luz y transforma esa medida al sistema británico.

                            La velocidad de los aviones, ¿en qué sistema se maneja comúnmente?
                            V  = 186567,1642 milla/s
                             luz
                            La velocidad de los aviones se maneja en el sistema británico.
                        9   Convierte 1,8 kg a libras y gramos.

                            3,97 lb y 1 800 g

                       10   Resuelve los siguientes problemas.


                            a) Una piscina tiene una capacidad de 96 000 litros de agua. ¿Cuántos metros cúbicos tiene?
                              96 m 3
                            b) En una fábrica de gaseosas se ha utilizado 0,24 hm cúbicos de agua. ¿Cuánto se pagará por este
                              consumo si la tarifa es $ 1,36 por metro cúbico?
                              $ 326 400
                            c) Un tanque tiene una capacidad de 85 metros cúbicos de agua. ¿Cuántos litros contiene?
                              85 000 litros
              38





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   38                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   38]]></page><page Index="41"><![CDATA[11    Transforma las siguientes unidades de velocidades a las solicitadas:


                        a) de 36 km/h a m/s       R: 10 m/s
                        b) de 10 m/s a km/h       R: 36 km/h

                        c) de 30 km/min a cm/s    R: 5000 cm/s
                        d) de 50 m/min a km/h     R: 3 Km/h

                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   12   Resuelve y expresa la solución en metros.
                        Ana recorre 12 kilómetros dando vueltas en una pista de atletismo de 800 metros. Si lleva 9 vueltas,
                        ¿cuántos metros le quedan?
                        4 800 m

                  13    Observa la tabla y comprueba en tu cuaderno las conversiones realizadas.



                         184 m/s a km/h         66,4 km/h       3 905 yardas a metros        3 570,732 m

                         249 km/h a millas/s    0,0429782 millas/s  239 cm/s a pies/h        28 228,3 pies/h

                         547,684 m/s a km/h     1 971,662 km/h  6 654 pulgadas a pies        554,5 pies

                         98 799 km/h a yardas/s   30 013,306 yardas/s  5688,578 millas a metros   9 154 878 872,8 m
                         354,654 onzas a libras   22,165 lb     7,87454 ton a qq             78,7454 qq

                         6 544 kg a lb          14 422,976 lb   547 655,6854 libras a quintales   2 484,127 qq

                         54 465 arrobas a lb    1 361 625 lb    7 564 546,897 libras a arrobas   302 581,876 arrobas



                   14                                                                   Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Con una cinta métrica, midan en centímetros y en pulgadas
                        los objetos abajo detallados. Luego, transformen las unidades   Adopten en su vocabulario
                        mediante factores de conversión y comprueben las medicio-  ‘persona con discapacidad’
                        nes. Escriban las mediciones obtenidas en sus cuadernos.   y nunca ‘discapacitado’
                                                                                   o ‘minusválido’, ‘inválido’
                        a) Ancho de una puerta                                     o ‘incapacitado’.
                        b) Alto de una puerta

                        c) Ancho de una ventana
                        d) Ancho de una mesa                                                                Shutterstock, 241280758, 559104730

                        e) Perímetro de una cabeza
                        f) Altura de una persona
                        g) Ancho del aula     Respuesta abierta


                                                                                                                     39





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   39                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   39]]></page><page Index="42"><![CDATA[Ciencia, tecnología y sociedad: una visión interdisciplinaria





                        ¿Qué son las imágenes          La observación de la Tierra desde el espacio ha posibilitado un gran
                                                       avance a nivel científico. Gracias a las imágenes satelitales, se ha con-
                        satelitales y cómo se          seguido prever fenómenos meteorológicos de gran escala, detener
                                                       procesos de deforestación y realizar seguimiento a procesos ambien-
                        obtienen?                      tales, entre otros logros.


                                                       El esquema para entender cómo obtenemos una imagen satelital es
                                                       el siguiente:


                                                                               Shutterstock, 363654452             Shutterstock, 211854613










                                                       3° Sistema sensor                      1° Fuente de energía


                                                                 Shutterstock, 375406801










                          Aplicaciones de las                     2° Cubierta terrestre
                          imágenes satelitales

                          •  Avances en forestación
                            y deforestación
                          •  Detección de bancos                              Shutterstock, 84131515               Shutterstock, 390754486
                            de peces en el océano
                          •  Espionaje militar
                          •  Información de uso
                            del suelo
                                                 4° Sistema receptor                      5° Tratamiento visual y digital
                          •  Monitoreo del cambio
                            climático
                          •  Seguimiento de                      Shutterstock, 402302218
                            sequías
                          •  Vigilancia de derrames
                            del producto
                          •  Vigilancia de huraca-
                            nes, tsunamis y tifones
                          •  Detección de incen-
                            dios e inundaciones
                                                                  6° Producto final



              40





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   40                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   40]]></page><page Index="43"><![CDATA[¿Cómo se investiga en Física?






                    La consulta y la investigación
                    No hay que confundir entre la consulta y la investigación. La primera
                    sirve para conocer datos sobre un tema, con el fin de comprender                          Shutterstock, 556124473
                    un evento o un proceso para, posteriormente,  dominarlo. Es impor-
                    tante resaltar que es necesario consultar fuentes fidedignas y que es
                    aconsejable contrastar la información con dos o más fuentes, ya que
                    mientras algunos libros tienen ejemplos, casos reales o gráficos muy
                    didácticos, otros únicamente exponen teorías que, muchas veces, re-
                    sultan complejas de entender.                                   En un estudio, comparar gráficos estadísti-
                                                                                  cos e información diversa permite entender
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    Al hablar de fuentes fidedignas se quiere enfatizar en el hecho de que   de mejor manera un tema.
                    no todos los artículos (por ejemplo de Internet) proceden de fuentes
                    verídicas. Una muy común para consulta es Wikipedia, que si bien es
                    una enciclopedia bastante completa, no resulta auténtica, ya que es
                    de libre edición. Algunas veces estos artículos tratan sobre temas ba-
                    sados en mitos, especulaciones o supuestos. Por ello, hay que ser muy
                    perspicaces y consultar investigaciones avaladas por universidades,
                    centros de investigación científica o academias de ciencia; consultar
                    libros, tesis, artículos científicos y monografías académicas.


                                                                                                Herramientas de
                                           ¿Qué será?          Páginas web     sirven como
                                                                                               búsqueda de la red

                                                                                     Google
                                                                Principales
                    El concepto          Interés comercial      motores de           Yahoo
                                                                búsqueda
                                                                                      Bing

                                                              Organización de        Baldu
                                                               la información
                                          Surgen por la
                                          necesidad de                                ASK
                    Los motores                                Búsquedas de                       Páginas web
                    de búsqueda                               información más
                                                              rápidas en la red  de tipo         Textos en la red

                                                                                                   Imágenes
                   Una vez que tengas la información que necesitas, es importante leer-
                   la y comprenderla. Puedes ayudarte con cuadros sinópticos, mapas
                   conceptuales y gráficos, de tal modo que la idea quede clara y puedas
                   expresarla de la mejor manera. En tu trabajo de consulta basta con
                   que se exponga lo más importante acompañado de un ejemplo. Si
                   hay ideas o conceptos que necesites copiar, es importante que los
                   cites al final de la consulta. De lo contrario, tu trabajo será un plagio,
                   lo cual está penado por la ley ecuatoriana.

                   Los motores de búsqueda de calidad son importantes para un buen
                   trabajo de consulta.

                                                                                                                     41





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   41                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   41]]></page><page Index="44"><![CDATA[Proyecto interdisciplinario N.º 1




                                                Áreas asociadas: Física, Matemática, TIC, Lengua

                        Obtención de                   El formato para realizar una práctica de localización es el que se mues-
                                                       tra a continuación. Digítalo y trabaja en hojas o en tu cuaderno.
                        coordenadas para

                        ubicar sitios                  Objetivos
                                                       1. Conocer el funcionamiento del navegador GPS que suele tener
                                                         todo celular inteligente.
                          Trabajo para grupos
                          de tres personas             2. Tomar coordenadas UTM con una aplicación del teléfono
                                                         inteligente.
                          Materiales                   3. Aplicar los conocimientos de vectores, posición y desplazamiento
                                                         para analizar los datos recogidos con GPS.
                          • 3 teléfonos celulares
                          • Una aplicación para GPS
                          • Una hoja de papel          Procedimiento
                             milimetrado
                                                       Primera parte:
                                                       1. Vas a requerir un teléfono celular, sea este tuyo o de otra persona.
                                                         Es necesario que permita descargar e instalar aplicaciones.
                                                       2. Busca en el Play Store, App Store, u otro sitio, la aplicación de GPS
                                                         UTM, de manera que el aparato recepte coordenadas en metros,
                                                         es decir, que arroje las coordenadas de norte y este. La mayoría de
                                                         aplicaciones dan los resultados en grados, lo cual complicaría este
                                                         trabajo. Por eso se recomienda buscar con el sistema de referencia
                                                         UTM.
                                                       3. Una vez descargada la aplicación en el teléfono inteligente, ya no
                                                         será necesario tener conexión a Internet. El equipo de trabajo de-
                                                         berá realizar un croquis de los sitios que se van a ubicar (puede ser
                          Código QR para Play Store           en el colegio, en el barrio o en la ciudad, según sus posibilidades),
                                                         y sobre él, planificar la colocación de 3 puntos que se encuentren
                                                         separados entre sí al menos por 500 m. Cada punto tendrá un
                                                         código: punto 1, punto 2, punto 3.

                                                       Segunda parte:
                                                       1. Cada estudiante se coloca sobre cada punto seleccionado del co-
                                                         legio, barrio o ciudad, y anota la coordenada que indica la aplica-
                                                         ción del GPS.
                                                       2. Podrán tomar las coordenadas en un solo teléfono o en varios;
                                                         la idea es que copien dichas coordenadas y las escriban sobre el
                                                         croquis.

                                                       Tercera parte:

                                                       1. Con las tres coordenadas tomadas, calculen la distancia que hay
                                                         del punto 1 al punto 2, del punto 1 al punto 3, y del punto 2 al
                                                         punto 3.


              42





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   42
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   42                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="45"><![CDATA[2. Dibujen sobre el croquis el vector desplazamiento del punto 1 al
                      punto 3, y represéntenlo en coordenadas polares.
                    3. Escriban las conclusiones, recomendaciones y resultados de su
                      trabajo.


                         Seguridad y recomendaciones


                     1. Si vas a salir a la calle a realizar este trabajo, es preferible que sea en grupo.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                     2. Para saber más acerca del GPS, puedes ver este video: lynk.ec/11f06

                                                                                     El Sistema de Posicionamiento Global (GPS)
                                                                                  es una tecnología satelital de navegación global
                                                                                  que proporciona ubicación, velocidad y sincro-
                                                                                  nización de tiempo. El GPS está en todas partes:
                                                                                  en  tu automóvil, tu  teléfono inteligente y  tu
                                                                                  reloj. El GPS te ayuda a llegar a tu destino, del
                                                                                  punto A al punto B.






                                                                               Shutterstock, 1086048995







                    Fotografía de los sitios a georreferenciar (lugares precisos de don-
                    de se toman las coordenadas con el GPS del teléfono celular)

                    Observaciones


                        Nombre       Coordenada X (m)     Coordenada Y (m)
                     Punto 1
                     Punto 2
                     Punto 3



                     Calcular la distancia del:    Distancia calculada
                                                                                  Incluimos en esta sección uno o varios URL de sitios
                     Punto 1 al punto 2                                           web que, en su momento, estaban en pleno funcio-
                     Punto 1 al punto 3                                           namiento; sin embargo, estos podrían haberse elimi-
                    Resultado de las observaciones                                nado o cambiado por decisión de los creadores de
                     Punto 2 al punto 3                                           esos portales. Si tienes algún problema, reporta a:
                                                                                  coordinacion@mayaeducacion.com
                    Conclusiones

                    1. ¿Cuál es el funcionamiento del navegador GPS que suele tener todo celular inteligente?

                    2. ¿Qué aplicación utilizaron para tomar las coordenadas UTM?
                    3. ¿Cuáles fueron los resultados obtenidos después de realizar los cálculos?
                    4.  Expongan ante la clase las fortalezas y debilidades de esta app.
                                                                                                                     43





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   43
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   43                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="46"><![CDATA[Competencia comunicacional



                                                   Textos y lecturas desde la Internet



                                 Historia y evolución de la Física


                     “Para entender el progreso de la ciencia
                     a lo largo de la historia, hay que tener en
                     cuenta  que  las  sociedades  desarrollan
                     conocimientos científicos una vez que
                     tienen necesidades materiales a las que la
                     ciencia debe encontrar una solución. Por
                     tanto, la ciencia no aparece en la historia
                     hasta que las sociedades humanas se hi-
                     cieron lo suficientemente complejas, y su
                     evolución ha sido paralela a los avances
                     que cada civilización hizo sobre las que
                     la precedieron.
                     Las primeras civilizaciones históricas
                     (Egipto, Mesopotamia, India y China)
                     iniciaron la astronomía (a comienzos
                     del tercer milenio a. C.), las matemáti-
                     cas y la geometría. La astronomía surgió
                     por la necesidad de organizar los traba-
                     jos agrícolas según el inicio de las esta-
                     ciones, y pronto abordó cuestiones más
                     complicadas.                                                                              Shutterstock, 1436197493
                     Los griegos fueron los primeros en con-
                     siderar la naturaleza como objeto de co-          Arquímedes de Siracusa
                     nocimiento y en buscar explicaciones, lo más gene-
                     rales posibles, a los fenómenos físicos. En el siglo VI   Durante los siglos XVII a XVIII aparece la mecánica
                     a. C., aparece en Grecia la escuela jónica con su idea   racional, fundada por Newton y desarrollada por
                                                                     físicos y matemáticos como Leibniz, d´Alembert,
                     de determinar el elemento primero de la naturaleza.   Euler o Lagrange.
                     Empédocles de Agrigento concibió, en el siglo a. C.,
                     su teoría de los cuatro elementos. Según esta, todo   En 1905, Einstein aplicó el concepto de cuanto o mí-
                     lo que percibimos está constituido por aire, tierra,   nima cantidad de energía que se puede intercambiar
                     agua y fuego. La concepción atomista, discreta de   para explicar el efecto fotoeléctrico. En el mismo año,
                     la materia es introducida un poco más tarde por   este físico presentó la teoría de la relatividad especial,
                     Leucipo y Demócrito. En el siglo XVII se multiplican   basada en dos principios fundamentales: la equiva-
                     los trabajos de Física: Kepler, a partir de las observa-  lencia de las leyes físicas entre sistemas de referencia
                     ciones de Tycho Brahe, propone órbitas planetarias   no acelerados (sistemas de referencia inerciales) y la
                     elípticas y enuncia la ley de conservación de la velo-  constancia de la velocidad de la luz para todos los
                     cidad areolar, que más que la caída de una manzana,   observadores inerciales. En 1915, Einstein, seguido de
                     sería la que daría a Newton la pista para enunciar su   cerca por Poincaré y Hilbert, propuso la relatividad
                     ley de la gravitación universal. En este siglo aparecen   general. De esta forma surgieron nuevas disciplinas
                     las primeras sociedades científicas (la Royal Society   como la Física de altas energías, la Física atómica y
                     se funda en 1690).                              nuclear, la Física del estado sólido".

                                                                            Fuente: Universidad de Sevilla. (2021). Breve historia de la Física.
                                                                               https://fisica.us.es/la_facultad/breve_historia_de_la_fisica

              44





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   44                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   44]]></page><page Index="47"><![CDATA[Ficha de comprensión lectora



                    1.  A continuación se presentan imágenes de civilizaciones que iniciaron la astronomía. Reconoce cuáles son
                      y escribe en tu cuaderno su nombre.


                                            Shutterstock, 1353953285  Shutterstock, 1178330515  Shutterstock, 400068991  Shutterstock, 273958775



                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                      Egipto                 Mesopotamia            India                  China
                    2.  En Occidente, ¿quiénes fueron los primeros que consideraron a la naturaleza como objeto de conocimiento?
                       Los griegos fueron los primeros en considerar la naturaleza como objeto de conocimiento y en buscar explicaciones a los fenómenos físicos lo más generales que fuera posible.
                    3.  ¿Cuál fue el científico que enunció la ley de gravitación universal?
                       La ley de gravitación universal fue enunciada por Isaac Newton.
                    4.  ¿Cuáles fueron los principales aportes de Kepler a la ciencia?
                       Kepler propone órbitas planetarias elípticas y enuncia la ley de conservación de la velocidad areolar.
                    5.  ¿Quién propuso la relatividad general y en qué año?
                       La relatividad general fue propuesta por Albert Einstein en el año 1915.
                    6.  ¿Por qué surgió la astronomía?
                       La astronomía surgió por la necesidad de organizar los trabajos agrícolas según el inicio de las estaciones.
                    7.  ¿Cuál era la idea que aparece en el siglo VI a. C. en Grecia en la escuela jónica?
                       La idea que aparece es determinar el elemento primero de la naturaleza.
                    8.  ¿Cuál es el hito de la historia de la física que te parece más interesante o valioso?
                       Respuesta abierta




                            Ficha de escritura académica


                    Actividad personal
                    1.  Realiza una línea del tiempo acerca de la historia y evolución de la física. Presenta tu trabajo en una
                      cartulina A4.  El estudiante podría ordenar la información de la lectura en orden cronológico para realizar la línea del tiempo con las imágenes de los principales
                                  científicos de la historia.
                    2.  Escribe un resumen de media página en tu cuaderno sobre la lectura: Historia y evolución de la Física.
                       Respuesta abierta
                                                          2
                    3.  Investiga: ¿qué significa la fórmula E = mc  y quién la desarrolló?
                       Indaga en fuentes confiables el tema de la actividad y cita las fuentes de donde se obtuvo.

                     Trabajo colaborativo

                     4.  Formen grupos y utilicen las TIC de su preferencia para crear
                        una infografía digital que resuma la lectura anterior.

                        Presenten  su  trabajo  ante el resto  de la  clase.  Tomen en
                        cuenta las siguientes recomendaciones:
                        –  debe haber un organizador gráfico.

                        –  incluir imágenes.
                        –  los textos deben ser sintéticos y precisos.
                        –  hay que citar las fuentes de donde se obtuvieron textos e                          Shutterstock, 562194088
                          imágenes.


                                                                                                                     45





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   45                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   45]]></page><page Index="48"><![CDATA[Evaluación sumativa





                          I.CN.F.5.2.1. / I.CN.F.5.1.1. / I.CN.F.5.20.1.

                        1   Consulta previamente en YouTube sobre un científico o una científica de la historia que haya hecho

                            algún aporte a la física. Contesta las siguientes preguntas.

                            a) ¿Cuál es su nombre, año de nacimiento, año de muerte y nacionalidad?
                            b) ¿Por qué te interesó investigar sobre esta persona?

                            c) ¿Qué aporte hizo a la ciencia? Explica cuál fue su invento o descubrimiento y cómo llegó a él.
                            d) ¿Cómo se relaciona dicho invento o descubrimiento con la tecnología actual?
                            Respuesta abierta

                        2   Consulta sobre la bomba atómica y realiza un análisis respecto a este invento. Describe los obje-
                            tivos de su construcción, qué fundamento físico fue utilizado para su elaboración y qué piensas tú
                            sobre la devastación que ocasiona.
                            Respuesta abierta

                        3   Explica, con tus propias palabras, qué es un sistema de referencia y cuál es su importancia.

                            Respuesta abierta

                        4   Escribe una V o una F para identificar las conversiones que son verdaderas y falsas.



                                      Polares               Geográficas             Rectangulares        V o F
                                    150 m;  354°           (150 m;  S 84° E)       (149,18;  15,68) m      V
                               (801,70 m;  55°9´36,74´´)  (801,70 m;  34°50´23,26´´)  (458;  958) m        F
                                   (20 cm;  204°)         (20 cm;  S 66° O)         (18,27;  8,13) cm      V
                                    135 m;  49°           (135 mm;  N 41° E)      (88,57;  101,88) mm      V
                               (742,23 m;  28°13´20,4´´)  (742,23 m;  N 61°46´39,6 E´´)  (654;  351) m     F
                                   (5 466 m;  34°)         5466 m;  N 56° E      (4 531,52;  3 056,55) m   V




                        5   Si sobre una caja existen las siguientes fuerzas, calcula la fuerza resultante.

                                                          64 N

                                                                                   72 N
                                                            63º            23º
                                                  80 N                            54 N    La fuerza resultante será el vector:
                                                                                          F = (11,22 i + 85,32 j) N


                        6   Para viajar desde la ciudad de Baños hasta el Puyo se requiere pasar algunos poblados. Dadas las coor-

                            denadas de cada sitio, calcula la trayectoria y el vector desplazamiento de Baños a Puyo. Poblados:

                            Baños (787.631;  9’846.082) m;  Río Negro (810.200;  9’843.793) m;
                            Shell (827.311;  9’833.831) m  y  Puyo (833.143;  9’834.635) m  Trayectoria 48 371,630 8 m
                                                                                       Vector desplazamiento Δr = (45,512i −11,447 j) m

              46





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   46
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   46                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="49"><![CDATA[Evaluación sumativa








                   7    Resuelve las siguientes operaciones de vectores mediante el método gráfico del paralelogramo

                        y mediante el método analítico:

                        A = 16i  + 8j ;  B = 7i  – 14j ;  C = –12,5 i  + 15j ;  D = –9i  – 17j ⃗
                              ⃗
                        ⃗
                                  ⃗ ⃗
                                                              ⃗ ⃗
                                                                      ⃗
                                                         ⃗
                                         ⃗
                                              ⃗ ⃗
                        a) A + B + C + D ⃗   1,5 i − 8 j
                           ⃗
                              ⃗  ⃗
                        b) B – A – D    −5 j
                                  ⃗
                          ⃗  ⃗
                        c) C – D – A + B  −12,5 i + 10 j                             Ver respuesta en lynk.ec/11f36
                           ⃗  ⃗  ⃗
                                     ⃗
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   8    Calcula cuánto mide un meridiano de la Tierra.
                        Si ¼ de meridiano mide 10 000 000 m, entonces un meridiano mide 40 000 000 m; pasando a km tendríamos 40 000 km.
                   9    Escribe algunas aplicaciones que se les puede dar a las imágenes satelitales.
                        Respuesta abierta
                   10   Resuelve este problema: un atleta está realizando una maratón de 7 km. Hasta el momento ha
                        recorrido 60 dam. ¿Cuántos metros le quedan por recorrer?

                        6 400 m

                       Expreso mis emociones
                   11
                       ¿Crees que las unidades de medida pueden aplicarse en el caso de los sentimientos? Averigua
                       sobre el ranking de países más felices del mundo y la manera cómo se realiza la medición.





                   12   Coevaluación

                        Elaboren en parejas un mentefacto que explique cómo realizar una investigación en física. Expli-
                        quen mediante ejemplos.



                   13   Autoevaluación




                                         Contenidos                Siempre A veces Nunca    Metacognición
                         ¿Soy consciente de que la tecnología así como beneficia al        ¿Qué
                         ser humano también puede causar daños si es mal usada?           aprendiste en
                                                                                          esta unidad?
                         ¿Sé establecer la relación entre las magnitudes escalares y
                         vectoriales del movimiento, mediante el reconocimiento           ¿Cómo
                         de que los vectores guardan tres informaciones indepen-          aprendiste?
                         dientes?
                         ¿Sé determinar gráfica y analíticamente los vectores posición    ¿En qué lo
                         y desplazamiento, así como la trayectoria de un objeto?          puedes aplicar?


                                                                                                                     47





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   47                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="50"><![CDATA[Rapidez y velocidad





                         uando hablamos de movi-
                         miento, hablamos de rapidez
                    C y velocidad.

                    A simple vista, la rapidez y la ve-
                    locidad podrían confundirse; sin
                    embargo, existen algunas variables
                    importantes, por lo que en esta
                    unidad nos enfocaremos en estu-
                    diar sus similitudes y diferencias;
                    además, analizaremos el movimien-
                    to del cuerpo o partícula.

                    Probablemente te preguntarás cómo
                    la persona que tomó la fotografía
                    capturó a través del lente esa estela
                    de luz. No es otra cosa que la aper-
                    tura media del diafragma y una ve-
                    locidad de obturación lenta, lo que
                    permite captar la luz emitida por
                    los autos en movimiento.
















                    La Física y las profesiones


                    El ingeniero mecánico automotriz
                    Es un profesional encargado de diseñar, crear y construir máquinas capaces de
                    desplazarse en un espacio terrestre trasladando cuerpos.                Shutterstock, 253755238

                    El ingeniero automotriz es capaz de aplicar sus conocimientos en las áreas de di-  En este URL podrás
                                                                                               conocer la malla
                    seño, automatización, procesos, manufactura, protección ambiental, innovación   curricular de esta
                    de tecnologías, administración, etc.                                       carrera:

                                                                                               lynk.ec/11f07
                    En nuestro país, las universidades que ofertan esta carrera son: Universidad del
                    Azuay, ESPOCH, UTE, Universidad Salesiana de Cuenca, ESPE, UISEK y UIDE.








              48





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   48                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   48]]></page><page Index="51"><![CDATA[2















                                                                                               unidad







                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                                                                                                  Objetivos


                                                                                                   O.CN.F.2.

                                                                                                   O.CN.F.9.













                                                                                              Shutterstock, 88166515











                                                        Movimiento uniforme



                      Rapidez y      Velocidad      Movimiento      Análisis del   Proyecciones   Movimiento
                      velocidad        media         rectilíneo    movimiento    del movimiento   rectilíneo en dos
                                                     uniforme                      en el plano    dimensiones

                     •  Diferencia   •  Velocidad  •  Velocidad   •  Distan-      •  Análisis    •  Análisis
                      entre rapidez   •  Rapidez     constante      cia versus     gráfico de la   gráfico de la
                      y velocidad                                   tiempo         proyección      proyección
                                      media        •  Desplaza-
                     •  Posición    •  Gráficas      mientos      •  Velocidad     en x y y        en x y y,
                      versus                         iguales en     versus        •  Gráficas      enfocada al
                      tiempo                         tiempos        tiempo                         desplaza-
                                                     iguales                                       miento
                                                                  •  Otras
                                                   •  Primera ley   gráficas del
                                                     de Newton      movimiento

                                                                                                      Archivo editorial
                                                                                                                     49





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   49                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="52"><![CDATA[Saberes previos         Rapidez y velocidad

                              ¿Cuál es la diferencia en-
                         tre un cuerpo en reposo y uno   Al cambio de posición de un cuerpo a lo largo del tiempo respecto a
                         en movimiento?                un sistema de referencia, se denomina movimiento.
                         ¿Hay algo que no se mueva?
                                                       Es así que nuestra sangre se mueve, nuestros ojos se mueven ahora
                                                       mismo mientras leemos, nosotros estamos moviéndonos de un lu-
                                                       gar a otro, la Tierra se mueve en su propio eje y alrededor del Sol, el
                                                       Sistema Solar se está moviendo continuamente, al igual que la Vía
                                                       Láctea.


                              Desequilibrio cognitivo  En la unidad anterior hablamos de los sistemas de referencia. Es nece-
                                                       sario hacer hincapié en que cuando hablamos de movimiento siem-
                              ¿Alguien podría afirmar   pre lo hacemos con respecto a un sistema de referencia que se consi-
                         que los pasajeros de un bus   dera fijo, escogido por la persona que observa.
                         están en reposo mientras el bus
                         se mueve?                     Por esta razón, se considera el movimiento como un concepto relativo.
                         ¿Es lo mismo ser rápido que ser
                         veloz?
                                                       Cuando no se especifica la referencia, asumimos a la Tierra como el
                                                       sistema de referencia.

                       Shutterstock, 224148391         Recordemos:
                                                       La magnitud escalar está definida por el valor de su magnitud y una
                                                       unidad asociada, mientras que la magnitud vectorial tiene además
                                                       una dirección.
                         Todo se mueve, pero lo hace
                         con respecto a un sistema de   ¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad?
                         referencia.                   Al parecer, la rapidez podría confundirse con la velocidad.
                                                       Sin embargo:

                                                                           rapidez ≠ velocidad


                       Shutterstock, 532354855         La rapidez es una magnitud escalar que relaciona la distancia recorri-
                                                       da con el tiempo transcurrido, mientras que la velocidad es una mag-
                                                       nitud vectorial que relaciona el desplazamiento o cambio de posición
                                                       en un tiempo determinado.
                         El carrito de compras se mueve                                       y
                         con respecto a las perchas del   Para diferenciar los conceptos, es necesario
                         supermercado, pero no se mue-  definir el tiempo como intervalo de dura-
                                                                                                    v
                         ve con respecto a las compras   ción de un fenómeno.                      →
                         que están dentro del carrito.
                                                       Tanto la rapidez como la velocidad están
                                                       definidas por unidades respectivas de dis-
                                                       tancia y tiempo.                                         x
                                                                                                Representación gráfica de la
                                                                                              velocidad


                        CN.F.5.1.1.  Determinar la posición y el desplazamiento de un objeto (considerado puntual) que se mueve, a lo largo de una trayectoria rectilínea, en un sistema de referencia
                        establecida, y sistematizar información relacionada al cambio de posición en función  del tiempo, como resultado de la observación de movimiento de un objeto y el empleo
                        de tablas y gráficas.

              50





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   50                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   50]]></page><page Index="53"><![CDATA[En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de medida de   Competencia
                    velocidad y de rapidez es metros por segundo: m/s; habitualmente   socioemocional
                    también se usa kilómetros por hora: km/h.
                                                                                        Los seres humanos nos
                                                                                   podemos mover de  diferentes
                               Rapidez                     Velocidad               maneras.

                    Es una magnitud escalar      Es una magnitud vectorial
                                                                                                              Shutterstock, 481332073
                    Tiene magnitud               Tiene magnitud y dirección
                      Tabla 1


                    Posición versus tiempo                                         La discapacidad motriz es una
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                                                   condición de vida que puede
                    Recuerda que el movimiento se da con respecto a un sistema de re-  afectar el control y el movi-
                    ferencia.                                                      miento del cuerpo, aunque
                                                                                   en muchos casos se generan
                    Ejemplo                                                        nuevas aptitudes.
                    Una pareja de escaladores utilizan un rapel para llegar hasta un punto
                    en una roca, en la que deciden dibujar un corazón. Este será el punto
                    de partida y nuestro sistema de referencia para el análisis de la posi-
                    ción versus tiempo.


                    En los gráficos de las figuras 2.1. y 2.2. se encuentra la posición con                   Shutterstock, 394332127
                    respecto al tiempo de los escaladores. Consideramos al tiempo (t)
                    en las coordenadas horizontales (abscisas), y a la posición (d) en las   Se dice que la mayor necesidad
                    coordenadas verticales (ordenadas).                            de estas personas es la inclusión
                                                                                   social. ¿Cómo lograrlo?
                    Durante la primera hora, el escalador se desplaza 400 m hacia arriba;
                    es decir, su posición corresponde a 400 m con respecto al origen.
                                                                                  d (m)
                                                                                   500
                    Durante la segunda y tercera hora, el escalador descansa, por lo tanto,   400
                    no se desplaza y mantiene su posición a 400 m del origen.      300
                                                                                   200
                                                                                   100                    t (h)
                    Luego de cinco horas, desciende 600 m hasta encontrarse a 200 m en   0  1  2  3   4   5
                    la dirección contraria a la posición de origen (Figura 2.1.).  –100
                                                                                   –200
                                                                                   –300
                    Durante las dos primeras horas, la escaladora desciende 200 m. Por lo   –400
                    tanto, su posición es de –200 m con respecto al sistema de referencia.    Figura 2.1.

                    Durante la tercera y cuarta hora, la escaladora descansa, se mantiene   N (m)
                    en reposo.                                                     400
                                                                                   300
                                                                                   200
                    A la cuarta hora y media, se impulsa 500 m, y su posición es de 300 m   100
                    con respecto al origen.                                          0                      t(h)
                                                                                  –100    1   2   3   4   5
                                                                                  –200
                    A las cinco horas, la escaladora vuelve al origen (Figura 2.2.).  –300
                                                                                  –400
                                                                                      S
                                                                                    Figura 2.2.




                                                                                                                     A 51





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   51
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   51                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="54"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.1.1.

                        1   Analiza y determina la afirmación correcta.


                            a) La rapidez es una magnitud vectorial y la velocidad es una magnitud vectorial.

                            b) La rapidez es una magnitud vectorial y la velocidad una magnitud escalar.
                            c) La rapidez es una magnitud escalar y la velocidad es una magnitud escalar.

                            d) La rapidez es una magnitud escalar y la velocidad es una magnitud vectorial.


                        2   Responde argumentadamente cada una de las preguntas.


                            a) ¿Qué entiendes por movimiento?
                               Respuesta abierta
                            b) ¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad?
                               Mientras la rapidez es una magnitud escalar, la velocidad es una magnitud vectorial; la rapidez corresponde al módulo de la velocidad.

                        3   Analiza la información presentada en los gráficos y responde.

                            En estos gráficos de posición vs. tiempo, ¿qué ocurre en los tramos con el movimiento de un
                            escalador? Explica en tu cuaderno.


                                  h
                                                                                          Tramo 0 a 5 s  movimiento rectilíneo
                                  60                                                                     uniforme en ascenso
                                                                                         Tramo 5 s a 10 s  Reposo
                                  40
                                  20                                                     Tramo 10 s a 15 s  movimiento rectilíneo
                                                                                                         uniforme en descenso
                                                                                         Tramo 15 s a 20 s  Reposo
                                   0     5     10   15    20    25    30     t
                                 –20                                                     Tramo 20 s a 25 s  movimiento rectilíneo
                                                                                                         uniforme en descenso
                                 –40                                                                     movimiento rectilíneo
                                                                                         Tramo 25 s a 30 s  uniforme en ascenso
                                               Tiempo (s)


                                                                                                         movimiento rectilíneo
                                                                                       Tramo 0 a 5 s     uniforme en ascenso
                                 h
                                                                                       Tramo 5 s a 10 s  movimiento rectilíneo
                                                                                                         uniforme en ascenso
                                  50
                                  40                                                   Tramo 10 s a 15 s  movimiento rectilíneo
                                                                                                         uniforme en descenso
                                  30                                                                     movimiento rectilíneo
                                                                                       Tramo 15 s a 20 s
                                  20                                                                     uniforme en descenso
                                  10
                                                                                       Tramo 20 s a 25 s  Reposo
                                   0   5   10  15  20  25  30  35  40  45   t                            movimiento rectilíneo
                                 –10                                                   Tramo 25 s a 35 s  uniforme en ascenso
                                 –20                                                                     movimiento rectilíneo
                                                                                       Tramo 35 s a 40 s
                                 –30                                                                     uniforme en descenso
                                                  Tiempo (s)
                                                                                       Tramo 40 s a 45 s  movimiento rectilíneo
                                                                                                         uniforme en ascenso



              52





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   52
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   52                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="55"><![CDATA[4    Dibuja en tu cuaderno la posición del estudiante y determina cuál es con respecto al laboratorio

                        de física.
                                 N
                                                            a) Un estudiante se desplaza en la primera hora desde el
                                                              laboratorio de física 4 m en dirección noreste, es decir,
                                                              su posición corresponde 4 m de distancia de la puerta
                                                              del laboratorio de física (origen), en la dirección desde
                                      4 m                     el norte 45° hacia el este, llegando al patio.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                       45°                  b) Durante la segunda y tercera hora, el estudiante se
                        O                              E
                                             6 m              sienta en el patio y descansa, por tanto, no se desplaza.
                                                            c) Luego de tres horas se levanta, avanza 6 m en direc-
                                          45°
                                       2 m                    ción sur hasta encontrarse en el laboratorio de quími-
                                                              ca a 2 m en la dirección contraria a la que inicialmente
                                                              se desplazó.
                                 S

                   5    Resuelve los siguientes problemas.



                        a) Una mariposa vuela en línea recta hacia el sur y recorre una distancia de 196 m en 28 s. ¿Cuál es la
                          velocidad con la que realiza su vuelo?  R = 7 m/s

                        b) Una rueda se dirige hacia la derecha con una trayectoria en línea recta; así recorre una distancia
                          de 10 m en 5 s. Calcula la velocidad y la rapidez.  r = 2 m/s  v = 2 m/s

                        c) ¿Cuál es la magnitud de la velocidad que posee un móvil que recorre una distancia de 135 m en
                          7 s hacia el SE.  r  = 19,29 m/s


                   6                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Dramaticen en su aula de clase el siguiente cuento y luego
                        realicen una plenaria respecto a diferencias y similitudes entre   ¿Sabías que el mayor problema
                        rapidez y velocidad.                                       que enfrenta una persona con
                                                                                   discapacidad no son las dificul-
                        Ambientación                                               tades físicas o mentales, sino los
                        Aula de clases                                             obstáculos y prejuicios que les
                        Personajes                                                 impone la sociedad?
                        Escalar, vector, narrador
                        Cuento
                        En un plano de referencia muy lejano, vivía un solitario escalar.
                        Este escalar era muy impaciente y se dejaba llevar por la prisa.
                        Cuando caminaba era muy rápido, pero su vida no tenía direc-
                        ción. Al pasar el tiempo, el solitario escalar se percató de que se
                        estaba perdiendo grandes momentos. En ese preciso instante,
                        su vida tomó dirección y se convirtió en velocidad.
                        Precisamente ahora conocemos al viejo escalar, la rapidez, y al
                        nuevo vector, la velocidad.


                                                                                                                     53





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   53
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   53                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="56"><![CDATA[Saberes previos         Velocidad media

                              ¿Puedes decir cuál es la
                         diferencia entre rapidez      Como vimos en el tema anterior, la rapidez (v ) es una magnitud es-
                                                                                              m
                         y velocidad?                  calar que relaciona la distancia recorrida con el tiempo:
                                                                             d
                                                                        v m =     Ecuación escalar
                              Desequilibrio cognitivo                        t


                              ¿Será la rapidez media el   Y la velocidad ( ) es una magnitud vectorial que relaciona el cam-
                                                                    v m
                         promedio de las velocidades?  bio de posición (desplazamiento) con el tiempo:
                                                                             
                                                                           d
                                                                       v m =     Ecuación vectorial
                                                                             t
                       Shutterstock, 535869001         Consideramos a “d” como una magnitud escalar que se expresa en

                                                                              
                                                       unidades de longitud, y a “d ” el vector desplazamiento dado por el


                         Analogía del pestañeo del par-  cambio de posición. (Figura 2.3.)
                         pado con el obturador de una   Cuando tomamos en cuenta la rapidez con que se mueve un cuerpo,
                         cámara fotográfica.           se establece el módulo o la magnitud de la velocidad.

                                                       Un rápido movimiento humano en el parpadeo es literalmente un
                                                       “abrir y cerrar de ojos” que se realiza con tanta rapidez que no pode-
                       Shutterstock, 350573762         se mide en milésimas de segundo, resulta bastante lento comparado
                                                       mos notarlo a simple vista. Este movimiento, sinónimo de rapidez, si

                                                       con la luz que llega a los ojos. La velocidad de la luz es la máxima


                         La velocidad de la luz es de   rapidez que se puede alcanzar: casi 300 000 km/s.
                         299 792 458 m/s.









                         y
                                                                                                                   Shutterstock, 343411544
                                           posición 2

                                      d
                            posición 1
                                                       Ejemplo
                                                       Si una bicicleta recorre 80 km en 4 horas, ¿cuál es su rapidez media?

                                                            d    80      km
                                                 x     v =   t  =  4  = 20  h
                                                        m
                         Figura 2.3.
                                                       Su rapidez media de 20  km
                                                                             h

                        CN.F.5.1.1. Determinar la posición y el desplazamiento de un objeto (considerado puntual) que se mueve, a lo largo de una trayectoria rectilínea, en un sistema de referencia
                        establecida y sistematizar información relacionada al cambio de posición en función del tiempo, como resultado de la observación de movimiento de un objeto y el empleo
                        de tablas y gráficas.
              54





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   54                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   54]]></page><page Index="57"><![CDATA[Analicemos la distancia, el desplazamiento, la velocidad media y la
                    rapidez media, a través de este ejemplo:

                    Ejemplo


                    Un ciclista pasea por la ciclovía, desde A hasta B, regresa hasta C y da
                    la vuelta hasta alcanzar el punto D, como indica la Figura 2.4.

                       D                    B               C            A
                      t = 10              t = 3            t = 5       t = 0



                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                       –10 –5   0   5   10  15  20  25  30  35  40  45   50
                                          Posición  (km)
                      Figura 2.4.


                             Tramo A – B                   Tramo B – C                  Tramo C – D
                        Distancia recorrida = 35 km   Distancia recorrida = 20 km   Distancia recorrida = 45 km
                         Tiempo empleado = 3 h         Tiempo empleado = 2 h         Tiempo empleado = 5 h


                                                         Rapidez media                  Competencia
                      Distancia completa (d) = 100 km      d   100     km               matemática
                      Tiempo total (t) = 10 h         v =    =     = 10
                                                       m
                                                           t    10      h               La media aritmética,
                                                                                   muy empleada en física, es un
                                          Velocidad media                          concepto que proviene de una
                                 !                                                 rama de la matemática llamada
                    Desplazamiento  d ( )  = posición final – posición inicial = –10 km – 50 km= – 60 km
                                                                                   estadística. Se la obtiene al
                                     Duración del movimiento = 10 h                sumar un conjunto de valores
                                          !      !                                 y dividir entre todos los
                                     !   d    −60 i     ! km
                                     v =   =       = −6 i                          sumandos.
                                      m
                                          t    10h         h
                    Sistema de referencia
                    En física se utiliza el sistema formado por los ejes perpendiculares y                    Shutterstock, 1373279624
                    las coordenadas cartesianas.
                                                                                   ¿Con qué otro nombre se cono-
                    Escala de referencia                                           ce a la media aritmética?
                    La escala nos ayuda a establecer la distancia en proporción sobre qué
                    tan lejos o cerca está un objeto de estudio, respecto al sistema de
                    referencia.                                                         Competencia
                                                                                        matemática
                                                   !             !
                    Unidades fundamentales del SI  d = 6 km⋅sen 30°i+
                    Ejemplo                                      !      !           Magnitud Unidad Símbolo
                                                      6 km⋅cos 30°j+8 kmi
                    Una persona se desplaza 6 km en su bicicleta en 2 h al N30°E y 8 km al   Longitud  metro  m
                                                   !
                                                         !
                                                               !
                                                      (
                    este en 4 h. ¿Cuál es su desplazamiento y su velocidad media?     Masa   kilogramo  kg
                                                   d = 11 i+5,2 j) km
                    !             !                     !     !    !
                    d = 6 km⋅sen 30°i+             !   d (  11 i+5,2 j) km           Tiempo  segundo    s
                                  !      !         v m =  =
                       6 km⋅cos 30°j+8 kmi              t    2 h+ 4 h              Medida es una rama de la Ma-
                    !     !     !                  !        !     !                temática que aporta en todas
                                                       (
                       (
                    d = 11 i+5,2 j) km             v m = 1,83 i+ 0,87 j) km/h      las ciencias. Nombra ejemplos
                                    !
                               !
                         !
                    !   d (  11 i+5,2 j) km                                        en 10 ciencias distintas.
                    v m =  =
                         t    2 h+ 4 h                                                                               A 55
                    !        !     !
                        (
                    v m = 1,83 i+ 0,87 j) km/h
                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   55                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   55]]></page><page Index="58"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.1.1.

                        1   Determina cuál es la afirmación correcta.



                            a) La ecuación de la rapidez media es  v  = d
                                                              m
                                                                  t
                                                                    
                                                                  d
                                                                 =
                            b) La ecuación de la velocidad media es  v m
                                                                   t
                            c) La ecuación de la rapidez es      d
                                                       v =
                            d) Todas las anteriores.       t                                                       Shutterstock, 360388025
                            e) Ninguna de las anteriores.



                        2   Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno.


                            a) ¿Qué entiendes por distancia recorrida?
                               La distancia recorrida corresponde a la longitud de la trayectoria realizada .
                            b) ¿Qué entiendes por distancia desplazada?
                               La distancia desplazada corresponde al módulo del desplazamiento.

                        3    En la siguiente gráfica, calcula en hojas cuadriculadas o en tu cuaderno.


                             v(m)
                                         Gráﬁca posición vs. tiempo
                                40
                                30
                                                                                      a) El desplazamiento total 10 m en
                                20                                                        la dirección positiva del sistema de referencia
                                                                                      b) La distancia total
                                10                                                      10 m
                                                                                      c) La velocidad media
                                0     1    2    3    4    5    6    7    8   t(s)       1,43 m/s en la dirección positiva del sistema
                               –10                                                      de referencia
                               –20
                                                 Tiempo (s)


                        4   Calcula la distancia que recorre un McLaren de Fórmula 1 si en 2,8 s tiene una rapidez media de
                            100 km/h.
                            777,78 m


                        5   Resuelve.
                            Una persona se desplaza 7 km en su bicicleta en 3 h al N18°E; 2 km                     Shutterstock, 563996623
                            al este en 8 h; 10 km en 4 h con dirección S53°O; y 8 km al N72°O
                            en 9 h. Dibuja los desplazamientos.

                            a) Calcula el desplazamiento.  −11,44i + 3,13j

                            b) Calcula la velocidad media. (0,48i +  0,13j) km/h
                            c) Calcula la velocidad media entre las 4 y 9 horas.  (–1,2i – 0,27j) km/h


              56





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   56
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   56                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="59"><![CDATA[6    Resuelve los siguientes problemas:


                        a) Un móvil pasaba por el punto kilométrico 4 a las 8 de la mañana de la carretera Guayaquil - Ma-
                          chala y llega a Guayaquil - Machala, kilómetro 14, a las 8:10 h. ¿Cuál fue su rapidez media?
                          R = 120 km/h
                        b) Un cuerpo se encuentra en la posición (1, 2) m y transcurridos 2 segundos se encuentra en la
                          posición (1, –2) m. ¿Cuáles son las coordenadas del vector velocidad media? R =  ∆ � v ��⃗ = –2j ⃗ m/s
                                                                                               m
                        c) Una partícula se desplaza con una trayectoria rectilínea. Si se la asocia con un eje de coordenadas,
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                          su posición en el instante en que un reloj marca 20 s es de 50 m; cuando el reloj indica 30 s, la po-
                          sición es de 70 m; cuando el reloj indica 40 s, la posición es de 60 m. ¿Cuál es la velocidad media
                          entre los instantes?
                          •  20 y 30 s.  v  = 2 m/s
                                      m
                          •  20 y 40 s.  v  = 0,5 m/s
                                      m
                        d) El ruido de un trueno se oye en un lugar 3 segundos después
                          de que el relámpago es visto. Suponiendo que la velocidad del                       Shutterstock, 1723251952
                          sonido en el aire es de 330 m/s, ¿cuál es la distancia hasta el

                          punto donde se escuchó el rayo? d = 990 m
                        e) La distancia entre dos ciudades es de 48 km. Una motocicleta recorre la primera mitad del cami-
                          no con una velocidad escalar media de 60 km/h, y la segunda mitad con velocidad escalar media
                          de 80 km/h. ¿Cuál es la velocidad media a lo largo de todo el recorrido?  v  = 68,57 km/h
                                                                                          m


                   7    Actividad investigativa                                         Estrategia de
                        Indaga sobre los submarinos y su ve-                            investigación
                        locidad y la profundidad, al igual que                 Shutterstock, 1492736984
                        sobre las montañas rusas y los trenes                      Indaga en varias fuentes y con-
                        más rápidos del mundo.                                     trasta la información obtenida.

                        a) ¿Cuál es el submarino más rápido del mundo?
                           El submarino ruso K-222 que alcanza una velocidad de 44,7 nudos (1 nudo = 1 852 m/hora).
                        b) ¿Cuál es la montaña rusa más rápida del mundo?
                           Montaña rusa Formula Rossa, en Dubai, que alcanza 150 millas/hora.
                        c) ¿Cuál es el tren más rápido del mundo?
                           El tren chino CRH380A, que alcanza una rapidez de 302 millas/hora.
                   8
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        Formen equipos de tres personas. Escojan un sistema de re-      funcional en el aula
                        ferencia en su aula o en el patio (este sistema debe tener un
                        punto de origen; puede ser una esquina, la base de un poste, el   Sin importar las diferencias
                        filo de una puerta u otro).                                o similitudes que podamos
                                                                                   tener unos con otros, siempre
                        Fijen varios puntos. Uno de los estudiantes se desplaza por   debemos tener en cuenta que
                        los puntos fijados, midiendo la distancia y cronometrando los   los comentarios y las visiones
                        tiempos. Otro estudiante recoge los datos,  y otro los registra.  positivas nos estimulan y favo-
                                                                                   recen nuestro aprendizaje.
                        Con la información recopilada, analicen la distancia, el despla-
                        zamiento, la velocidad media y la rapidez media.


                                                                                                                     57





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   57
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   57                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="60"><![CDATA[Saberes previos         Movimiento rectilíneo

                              ¿Qué pasa con la veloci-
                         dad media si el desplazamiento   uniforme
                         se mantiene constante?

                                                       ¿Te has fijado cómo pasa el equipaje en un aeropuerto mientras
                              Desequilibrio cognitivo  esperas el tuyo? La cinta que lleva las maletas se mueve en línea
                                                       recta (no cuando se detiene o se prende), y ese movimiento es rec-
                              ¿Existe algún cuerpo     tilíneo uniforme, es decir, su rapidez es constante y se mueve en
                         que esté totalmente libre de la   línea recta.
                         acción de fuerzas externas?

                                                       Si su módulo y dirección no cambian a través del tiempo, hablamos
                                                       de velocidad constante.




                                                                      d
                                                                  v =
                              Interdisciplinariedad                   t          La rapidez se representa con v,
                                                                                mientras que la velocidad se re-
                                                                                             
                              Física e industria                     d          presenta con v .
                         Los tramos rectos de las cintas          v =  t
                         transportadoras de maletas del
                         aeropuerto, cuando están en
                         movimiento, mantienen una
                         velocidad constante.          La velocidad constante aparece únicamente en el movimiento recti-
                                                       líneo uniforme (MRU).


                       Shutterstock, 534992524         En el MRU la velocidad instantánea es igual a la velocidad media.


                                                                         
                                                                     
                                                                         d
                                                           v
                                                       Así:   =
                                                                t r   o   =v  t
                         Las embotelladoras de bebidas
                         necesitan tener un movimiento   Y su rapidez:   = d
                                                                   v
                         rectilíneo uniforme para que                 t
                         todo el proceso sea constante.
                                                       En el MRU la magnitud de la velocidad es su rapidez. Cuando
                                                       decimos 50 km/h, nos estamos refiriendo a la rapidez, es decir, al
                       Shutterstock, 45808126          módulo de la velocidad. Para determinar la velocidad debemos,
                                                       además de establecer la rapidez, determinar la dirección en la que
                                                       se mueve.

                         Busca otros ejemplos en la    La rapidez es una magnitud escalar y es el módulo de la veloci-
                         industria que evidencien el mo-  dad. La velocidad es una magnitud vectorial que tiene magnitud,
                         vimiento rectilíneo uniforme.
                                                       una dirección y una unidad que en el SI es el m/s.







                        CN.F.5.1.2. Explicar, por medio de la experimentación de un objeto y el análisis de tablas y gráficas, que el movimiento rectilíneo uniforme implica una velocidad constante.

              58





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   58
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   58                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="61"><![CDATA[El movimiento rectilíneo uniforme es el movimiento mecánico más
                    elemental del universo. Podemos considerar que el MRU en la natu-
                    raleza es ideal, ya que siempre existen diversos agentes que modifican
                    esta condición. Hay situaciones cercanas a una rapidez constante que
                    podemos suponer como MRU.

                    Observa que la trayectoria del deportista se desplaza en forma rec-                       Shutterstock, 481346809
                    tilínea y recorre distancias iguales en intervalos de tiempo iguales; es
                    decir, se mueve con MRU.

                    La velocidad constante implica magnitud y dirección constantes.   00:07  00:14  00:21  00:28

                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción

                   Shutterstock, 296930855   El vehículo tiene una velocidad constante de 4  m s . Esto significa   El deportista recorre siempre 14 metros
                                                                                     14 m

                      que recorre 4 metros en cada segundo.


                    Ejemplo                                                       cada 7 segundos.
                    Analiza la tabla de datos del movimiento de un auto en un tramo                                                                   x (m)
                    recto. Este es un recorrido que se realiza anualmente en la convención
                    de Volkswagen en Ecuador.                                                     d                                                   40
                                                                                                                                                      30
                       Distancia (d)  0 m   15 m   30 m   45 m   60 m   75 m                                                                          20
                                                                                                                                                      10
                       Tiempo (t)     0 s    3 s    6 s    9 s    12 s   15 s
                                                                                                                                                       0                      t (s)
                      Tabla 3                                                                                                                                2   4    6    8

                    a. ¿Cuál es la velocidad que recorre en 15, 45 y 75 metros?                               Shutterstock, 281377862       t
                    b. ¿Qué tipo de movimiento realiza, de acuerdo con su velocidad?
                    c. ¿Cuál es la distancia recorrida a los 3 segundos de iniciado el movi-           tramo     tramo      tramo
                      miento?                                                                            1         2          3
                                                                  d
                      a) La ecuación que se emplea en estos casos es:  =v
                                                                  t
                    Ahora, en la ecuación, se sustituyen las variables por el valor de los datos.



                          Tramo de 0 a 15 m             Tramo de 0 a 45 m             Tramo de 0 a 75 m

                                  15 m                          45 m                         75 m
                               v =                           v =                         v =
                                   3 s                           9 s                         15 s
                                    m                            m                            m
                               v = 5                         v = 5                       v = 5
                                    s                             s                            s

                      Tabla 4
                      b) Como se puede observar, la velocidad permanece constante
                        durante el recorrido, por lo que comprobamos que el tipo de
                        movimiento es rectilíneo uniforme.
                      c) La distancia recorrida por el vehículo a los 3 s de iniciado el mo-
                        vimiento es de 15 metros.

                                                                                                                     A 59





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   59
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   59                                                                         21/1/25   11:47
                                                                                                                     21/1/25   11:47]]></page><page Index="62"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.1.1.

                        1   Analiza la información presentada y responde en tu cuaderno.


                            Teniendo en cuenta la siguiente gráfica de distancia versus tiempo, responde:
                                 d



                                                                               a) ¿En qué tramo se encuentra la partí-
                                                                                 cula en reposo? Tramo 2
                                                                               b) ¿Qué tramo de la gráfica corresponde
                                                                        t        al MRU? Explica tu respuesta.
                                                                                 Tramo 1 y tramo 3 en que su rapidez es constante desplazán-
                                                                                 dose distancias iguales en x en tiempos iguales
                                     tramo    tramo      tramo
                                       1        2          3


                        2   Con los siguientes datos de movimiento uniforme, distancia versus tiempo, y su gráfico, explica en

                            la clase qué es lo que obtienes y encuentra la velocidad en cada intervalo de tiempo.


                              Tiempo (s)         15            30            45            60           75
                              Distancia (m)      30            60            90           120           150


                                      d(m)

                                                                                            La velocidad que se obtiene es:
                                                                                            30 m/15 s =2 m/s
                                         180                                                60 m/30 s = 2 m/s
                                                                                            90 m/45 s =2 m/s
                                         150
                                         120

                                         90
                                         60
                                         30


                                               15  30  45  60  75  90  105  120                  t(s)


                        3   Lee el enunciado y selecciona la opción correcta.
                            ¿La relación entre el módulo de desplazamiento y la distancia recorrida por un móvil en movimiento
                            uniforme son?

                            a) Iguales en cualquier momento
                            b) Mayor o igual siempre a la distancia recorrida

                            c) Mayor o igual siempre al módulo del desplazamiento
                            d) Ninguna de las anteriores                              Ninguna de las anteriores


              60





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   60
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   60                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="63"><![CDATA[4    Selecciona la palabra correcta de la siguiente lista y completa en tu cuaderno el enunciado.


                        a) mayor

                        b) igual
                        c) menor

                        En el MRU la velocidad instantánea es ………………… a la velocidad media.
                                                              igual
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   5    Actividad investigativa                                         Estrategia de
                                                                                        investigación
                        Indaga y  escribe en tu cuaderno ejemplos de algo que se
                        mueva en:                                                  En Internet existen diversos
                                                                                   motores de búsqueda. El 90 %
                        •  una dimensión                                           de las personas utilizan solo
                          El movimiento rectilíneo de un tren, un automóvil, la caída de un cuerpo.
                        •  dos dimensiones                                         Google, cuando hay otros muy
                          El lanzamiento de proyectiles, el movimiento circular.   especializados en ciencias.
                        •  tres dimensiones
                          Un movimiento helicoidal, el movimiento de una mosca.
                        Indica qué relación tienen estos ejemplos con el movimiento rectilíneo uniforme.
                          El movimiento rectilíneo uniforme es un movimiento en una dimensión.
                                                                                        Diversidad
                   6                                                                    funcional en el aula
                        Trabajo colaborativo
                        En un lugar amplio, coloquen una cinta métrica de unos cuan-  El comportamiento y las formas
                        tos metros de longitud y ubiquen el punto de partida.      de hablar suelen variar de per-
                        Divídanse de tal forma que cada persona se coloque a cierta   sona a persona. Es importante
                        distancia (puede ser un estudiante en cada metro), dependien-  respetar el estilo que cada per-
                        do del espacio que escogieron.                             sona tenga a la hora de hablar y
                                                                                   de comportarse.
                        En el punto de partida, se coloca un estudiante del equipo (que asume el papel de objeto móvil) y
                        su misión es intentar moverse a lo largo de una línea recta, paralela a la cinta métrica, tratando de
                        mantener una rapidez uniforme.

                        Con cronómetros, los demás se ubican en las marcas colocadas. Desde la posición inicial, o punto de
                        partida, el objeto móvil (el estudiante) comienza a moverse a una rapidez uniforme (pueden ayudar-
                        lo a mantener una rapidez constante con el ritmo de las palmas o con un tambor). Cada estudiante
                        toma nota del tiempo marcado por su cronómetro cuando el objeto móvil pasa por delante de su
                        ubicación. Se repetirá el ejercicio con otra persona diferente que haga de objeto móvil. Con los datos
                        recopilados, llenen la tabla.


                                                                                                        d
                                                                                        tiempo      v =
                            d (m)                       tiempo (s)                                          t
                                                                                       promedio      m/s
                                                                             ta
                                                                 era
                                       1  vez      2  vez       3  vez       4  vez
                                        ra
                                                    da
                         0 – 1 m
                         0 – 2 m
                         0 – 3 m

                                                                                                                     61





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   61
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   61                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="64"><![CDATA[Saberes previos         Análisis del movimiento

                              ¿Por qué crees que es im-
                         portante graficar una función?  Para analizar y estudiar el movimiento, se recurre a gráficas que repre-

                         ¿Para qué podría servir graficarla?  sentan:
                                                       a) distancia versus tiempo,
                              Desequilibrio cognitivo  b) velocidad versus tiempo, y
                                                       c) aceleración versus tiempo.
                              El movimiento relaciona
                         dos magnitudes: espacio y tiem-  En el MRU, la distancia desplazada y el tiempo son proporcionales;
                         po. ¿Cómo relacionarías estas   la gráfica es una recta cuya inclinación (pendiente) es el valor de la
                         magnitudes gráficamente?
                                                       rapidez del movimiento.

                        x (m)                          Los cambios de posición en relación con el tiempo son uniformes. Si
                                                       son en la dirección en x, serían:
                         40                                     x
                                                                  = constante
                         30                                     t
                         20                            Es así como en la Figura 2.5. se representa la posición de la partícula
                         10                            en función del tiempo como una línea recta.
                          0    2   4    6   8   t (s)
                                                       La ecuación de la recta se representa como:
                          Figura 2.5.                  y = b + mx
                                                       Se interpreta:
                                                       b como la intersección con el eje vertical,
                              Competencia              m como la pendiente de la recta,
                              socioemocional                                                       y− y
                                                       en donde la pendiente (m) se halla mediante  m =  0
                              La rapidez para enten-                                               x−x 0
                         der las señales no lingüísticas   Como muestra la figura 2.5., la pendiente es:
                         que envían otras personas,
                         permite generar sentimientos   m =  y− y 0  =  x  =  45 m − 0 m  = 5 m
                         de empatía y respeto.               t−t 0   t     9 s − 0 s      s

                                                       Es decir, el gráfico de posición versus tiempo, x –t, la pendiente de la
                                                                                              vs
                             Competencia digital       recta indica la velocidad (v) de esta manera:
                                                                 x−x     Δx
                              El siguiente enlace mues-  m = v =     0  =     es constante
                         tra los conceptos y las caracte-        t−t 0   Δt
                         rísticas que rigen el MRU con
                         animaciones en 3D:            La ecuación de la recta se obtiene despejando x de la ecuación de la
                                                       pendiente, del siguiente modo:
                         lynk.ec/11f08                     x−x
                                                       v =      0
                                                            t−t 0
                                                                (
                                                       x−x = v t− t )
                                                            0
                                                                     0
                                                       x = x + v t− t )
                                                                 (
                                                            0
                                                                     0
                                                       Aquí nos podemos dar cuenta de que la rapidez no cambia, siempre
                                                       es la misma, es constante. Esto es lo que se conoce como ecuación del
                                                       movimiento rectilíneo uniforme.

                        CN.F.5.1.4. Elaborar gráficos de velocidad versus tiempo, a partir de los gráficos posición versus tiempo; y determinar el desplazamiento a partir del gráfico velocidad versus
                        tiempo.
              62





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   62
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   62                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="65"><![CDATA[Velocidad versus tiempo                                        v
                    En el MRU, la relación de la velocidad versus tiempo, como se mues-
                    tra en la Figura 2.6., es una recta paralela al eje x.         5

                    Podemos calcular el desplazamiento como el área bajo la línea recta   4
                    dentro de un intervalo de tiempo.                              3
                                                                                   2
                    Analicemos otras gráficas en el movimiento                     1
                    rectilíneo uniforme                                             0    2    4   6    8   x
                    Hemos estudiado que el movimiento rectilíneo uniforme es aquel en    Figura 2.6.

                    que la trayectoria es una línea recta y su velocidad es constante.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                              d
                    La ecuación de rapidez es:  =v
                                              t
                    Si queremos conocer la distancia recorrida, despejamos la distancia d = v.t.
                    Considerando que en el movimiento rectilíneo uniforme, si se mueve
                    a lo largo del eje x, la distancia es igual a la posición final (x), menos la
                    posición inicial (x ), d = x – x  = v∙t,  despejamos (x):  x = x  + v∙t
                                  0         0                        0
                    Observa que x indica la posición final de la partícula.
                    x = x  + v∙t
                        0                                                                                    Shutterstock, 266417549
                    La misma ecuación de la recta y = mx+b es la ecuación del movimien-
                    to rectilíneo:
                                                        ⋅
                                        y =    b   +  mx
                                        ↓      ↓      ↓↓                               Competencia digital
                                        x =    x 0  +  vt ⋅                            Ingresa a este enlace

                    Observamos que la variable (y) es la posición final de la partícula (x).   lynk.ec/11f09 y observa cómo
                    La intersección en el eje y (b) corresponde al origen del movimiento   se resuelven problemas de
                                                                                   MRU.
                    x  o posición inicial. El valor de la pendiente (m) corresponde al valor
                     0
                    de la velocidad del móvil (v).
                     v
                                                   Gráficas desde el punto de partida de la partícula
                     5
                                                   La partícula parte desde el origen y se separa de este a una velocidad
                     4                                          m
                     3                             constante de 5
                                                                 s
                     2                             La figura 2.7 (a) es una recta ascendente.
                     1
                                                   Como x =0, la posición de la partícula en cada instante será x = 5∙t
                                                          0
                      Figura 2.7 (a)  4  6  8  x   La partícula parte de un punto situado a 80 m y se acerca al origen a
                     0
                           2
                       x (m)                       10 m/s.
                       80                          La figura 2.7 (b) es una recta descendente.

                       60
                                                   Como x =80 m, la posición, en cada instante, será:  x = 80 – 10∙t
                                                          0
                       40
                                                   Observamos que 10 (valor de la rapidez) es negativo, el móvil se acerca
                       20                          al origen, aunque mantiene su velocidad constante y su aceleración
                                         t (s)     es cero.
                       0    2  4   6  8
                      Figura 2.7 (b)

                                                                                                                     A 63





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   63
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   63                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="66"><![CDATA[Evaluación formativa



                    v
                   (m/s)     I.CN.F.5.1.2.                  y
                    v
                   (m/s)  1  ¿Cuál es la afirmación correcta?  40
                                                            y
                                                           30
                            En física, para analizar y estudiar el movimiento, se recurre a gráficas que representan:
                                                           40
                   2
                                                           20
                                                           30
                   2        a) distancia versus tiempo.  c) aceleración versus tiempo.  e) ninguna de las anteriores.
                                                           10
                                                           20
                            b) velocidad versus tiempo.  d) todas las anteriores.   x
                                                           10
                                                            0
                    0    1   2    3   4  t (s)                   10   20   30  40           Estrategia de
                    0 2  1  Actividad investigativa         0    10   20   30  40   x       investigación
                                      4
                                  3
                             2
                                         t (s)
                            Se sabe que es básico usar gráficas para analizar conceptos de   Para realizar una consulta es
                            física. ¿En qué aportan estas gráficas?, ¿te comprometes a apli-  necesario que la fuente sea de
                            carlas, en la medida de lo posible?                        una autoridad en el tema. Mu-
                            Las gráficas permiten estudiar el comportamiento del movimiento y además se puede establecer   chos blogs y algunas bibliotecas
                            las relaciones matemáticas pertinentes.                    virtuales de libre edición como
                                                                                       Wikipedia, si bien es muy exten-
                        3   Responde en tu cuaderno.                                   sa y puede brindar facilidad para
                            ¿Qué tan rápido se mueve un objeto en relación con la gráfica?   una consulta, no necesariamente
                            ¿Más rápido, no se mueve o menos rápido?  x                aporta una información correcta.
                                     x
                                                                                          x
                                  1.  x                      2.  x                   3.   x

                                                 t                         t                          t
                                     0                           0                        0
                                                 t                         t                          t
                                     0                           0                        0

                            La velocidad está dada por la pendiente de la recta.  Tiene mayor pendiente, y por lo tanto, tiene mayor   Este caso es de reposo.
                                                          velocidad.
                        4   Analiza las gráficas del movimiento rectilíneo uniforme: ¿cómo es su movimiento y hacia dónde

                            se dirigen?

                                  1.  x                      2.  x                   3.  x
                                     x                          x                        x




                                     0           t               0        t               0          t
                                     0
                                                                                          0
                                                                 0
                            Ver respuesta en lynk.ec/11f36  t  Ver respuesta en lynk.ec/11f36  t  En reposo.  t
                        5   Resuelve la siguiente situación.
                            Una ciclista se desplaza con MRU a razón de 10 m/s. Determina la distancia recorrida al cabo
                            de t = 5, 10, 15, 20, 25 segundos, suponiendo que la ciclista parte del origen.  y
                                                            y                                           y
                            a) Completa la tabla de datos de posición versus tiempo en tu cuaderno, si una partícula se mue-
                                                            y
                              ve a velocidad constante, a razón de 2 m/s.  t 5 = 50 m/s  V  t 15 = 150 m/s   t 25 = 250 m/s
                                                                     t 10 = 100 m/s    t 20 = 200 m/s   F       F
                                                                                                        y
                                                                            V                          F        F
                                Tiempo (s)           5           10           15           20           y25  
                                 V
                       V                                   V y               V y                                             x
                        y       Posición            10           20           30                        0     F x
                                 V
                       V                                   V y               V y                        0                    x
                       0 y    V                                30º                                              F x
                                                            0
                            b) Realiza la gráfica en hojas cuadriculadas o en tu cuaderno. x
                               x
                                                                    V
                              Ver respuesta en lynk.ec/11f36
                       0      V                                30º   x
                               x                            0       V            x
              64                                                     x
                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   64                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   64]]></page><page Index="67"><![CDATA[6    Una partícula se desplaza con MRU a una rapidez de 15 m/s; la posición inicial de la partícula

                        es 15 m. Grafica en tu cuaderno utilizando la siguiente tabla:


                         v (m/s)              15                15               15               15
                         x (m)                15                30               45               60
                         t (s)                 0                1                2                 3

                                                                      60                   v (m/s)
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        a) La gráfica del desplazamiento versus tiempo.  45
                                                                                            30
                        b) La gráfica de la velocidad versus tiempo.  30                    15
                                                                      15
                                                                                                          t(s)
                                                                                                1  2  3
                                                                          1  2  3
                   7    Analiza y responde.
                        En caso de tener la representación gráfica, ¿en cuál de las siguientes gráficas la rapidez media es
                        menor la velocidad media?

                        a) Posición vs. aceleración y recorrido vs. velocidad

                        b) Distancia vs. velocidad y aceleración vs. altura.
                        c) Posición vs. tiempo y rapidez vs. tiempo.
                        d) Recorrido vs. rapidez y distancia vs. tiempo.

                        e) Posición vs. tiempo y velocidad vs. tiempo.      e) Posición vs. tiempo y velocidad vs. tiempo



                   8    Un móvil parte desde la posición 5 m de un sistema de referencia y se desplaza con MRU a una
                        velocidad de 3 m/s. Calcula su posición a los 4 s, 7 s y 10 s.
                       X  = 17 m                   X  = 26 m                   X  = 35 m
                        4s                          7s                          10s
                   9    Dos vehículos parten simultáneamente con MRU en sentidos opuestos de dos puntos “A” y “B”, ubi-

                        cados a 100 m uno del otro. El móvil que parte de “A” tiene una velocidad cuyo módulo es 10 m/s y
                        el que parte de “B”, 40 m/s. Calcula la posición y el instante en que se encuentran.
                       t = 2 s                     x = 26 m

                   10                                                                   Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Formen equipos de tres integrantes y  analicen el siguiente
                        problema. Luego grafíquenlo en un papelote y explíquenlo   Es una buena idea encontrar
                        al resto de la clase.                                      tareas en las que cada persona
                                                                                   se sienta cómoda y capaz.
                        Problema
                        A las 8 de la mañana parten 2 trenes por la ruta Tren del cacao. Uno, desde Durán hacia San
                        Antonio, con una rapidez de 50 km/h; y otro, desde San Antonio hacia Durán, con una rapidez
                        de 40 km/h. Calculen a qué hora y a qué distancia de Durán se encontrarán los 2 trenes.
                        La distancia de Durán a San Antonio es de 100 km.  1,11 h   55,56 m



                                                                                                                     65





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   65
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   65                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="68"><![CDATA[Saberes previos         Proyecciones del movimiento

                              ¿Cómo graficar un siste-
                         ma de referencia y cómo deter-  en el plano
                         minar gráfica o analíticamente
                         la posición y desplazamiento?



                              Desequilibrio cognitivo

                              ¿Sabes en cuántas dimen-
                         siones vivimos?









                       Shutterstock, 245839069                                                                     Shutterstock, 349151465






                        Sólidos proyectados en tres planos  Perelman, un físico ruso (1882-1942), en uno de sus libros de física
                                                       recreativa nos dice que la habilidad de todo arte plástico, incluida la
                                                       fotografía, cuenta con varias posibilidades. Una de ellas es trasladar el
                                                       espacio tridimensional al plano.

                                                       Esto es posible, pues la diferencia entre las imágenes que producen los
                                                       dos ojos en los objetos que se encuentran a distintas distancias, no es
                       Shutterstock, 108712421         para nosotros el único indicio de la profundidad del espacio.





                        Representación  de las tres dimensiones
                                                            0D             1D             2D             3D
                                                           Punto           Línea          Plano         Sólido
                                                            Cero           Una            Dos            Tres
                                                          dimensiones    dimensión      dimensiones    dimensiones
                                                         Tabla 5
                                                       Podemos movernos hacia arriba o hacia abajo, hacia el norte o hacia
                                                       el sur, este u oeste, y los movimientos en cualquier dirección pueden
                                                       expresarse en términos de estas tres direcciones. Un movimiento
                                                       hacia abajo es equivalente a un movimiento hacia arriba de forma
                        Direcciones  x, y, z que determinan las tres di-  negativa. Un movimiento hacia el noroeste es simplemente una
                        mensiones.
                                                       combinación de un movimiento hacia el norte y de un movimiento
                                                       hacia el oeste.

                                                       El mundo físico en el que vivimos es de tres dimensiones perceptibles,
                                                       pero para facilitar nuestro estudio, utilizamos dos dimensiones.


                        CN.F.5.1.5. Reconocer que la posición, la trayectoria y el desplazamiento en dos dimensiones requieren un sistema de referencia y determinar gráfica y analíticamente los
                        vectores posición y desplazamiento, así como la trayectoria de un objeto. (Destreza desagregada)

              66





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   66                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   66]]></page><page Index="69"><![CDATA[Análisis gráfico de la proyección en X y Y                          Recuerda que…
                    Tenemos claro que vivimos en tres dimensiones, pero para entender
                    ciertos temas en física, estudiamos cómo funciona la velocidad en        Cateto opuesto
                    dos dimensiones.                                                  Sen θ ( ) =
                                                                                               hipotenusa

                    Dibujamos un eje de coordenadas en X y en Y.                      Cos θ ( ) =  Cateto opuesto
                                                                                               hipotenusa
                    Dibujamos el vector (v,) cuyo origen coincida con el punto (0,0).

                                                                                     y
                    Dibujamos las perpendiculares a los ejes.

                    Dibujamos un segmento encaminado desde el origen hasta los pun-  V         V
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    tos de intersección de las perpendiculares. Con los ejes conseguimos   y
                    los vectores (v ) (v ), que son las componentes rectangulares del vec-  0  V
                                   y
                                x
                    tor  v.                                                                   x            x
                    Ejemplo                                                         Figura 2.8.
                    Si las componentes  rectangulares de la rapidez de 40 m/s forman un
                    ángulo de 30° con respecto a la horizontal, hallamos la representación   v y        v x
                    analítica y gráfica.                                           Sen θ ( ) =  v  Cos θ ( ) =  v

                    Datos                                                            y
                                            v = 40 m/ s
                                             θ = 30°
                                                                                                     V
                                              v = ?
                                               x
                                              v = ?                                  V y               V y
                                               y
                                                                                         30º
                                                    v                                0        V x         x
                                           Sen θ ( ) =  y
                                                    v                               Figura 2.9

                    Despejamos,
                                                                                        Competencia
                                           v = v sen θ ( )                              matemática
                                            y
                                           m             20 m                           Las funciones trigonomé-
                                                  (
                                    v = 40    ⋅ sen 30°) =
                                     y
                                            s              s                       tricas: seno, coseno, tangente,
                                                    v                              cotangente, secante y cosecan-
                                           Cos θ ( ) =  x                          te, aparte de la física, también
                                                     v
                                                                                   son muy empleadas en arqui-
                    Despejamos,                                                    tectura, navegación náutica,
                                           v = v cos θ ( )                         cartografía.
                                            x
                                              (
                                   v = 40 ⋅ cos 30°) = 34,64 m/ s
                                    x
                    Como observamos, la velocidad al igual que todo vector podemos                            Shutterstock, 2167194239
                    descomponer en sus respectivas proyecciones, según nuestro sistema
                    de referencia. De esta manera, realizamos las diversas operaciones.
                                                                                   Indaga cómo se usan en inge-
                                                                                   niería de construcciones.




                                                                                                                     A 67





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   67
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   67                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="70"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1

                        1   Determina cuál es la opción correcta, luego del análisis de la gráfica.

                                                                   
                                                        a) El vector F  puede descomponerse en la suma de un vector F.
                             y                                     
                                                        b) El vector F  puede descomponerse en la suma de dos vectores:
                                                              
                                                          F x y F y .
                                                                   
                            F       F
                             y                          c) El vector F  puede descomponerse en la suma de tres vectores:
                                                            
                                                                 
                                                         F, F x y F y .
                            0        F            x     d) Todas las anteriores.
                                     x
                                                        e) Ninguna de las anteriores.


                        2   Completa en tu cuaderno con las siguientes opciones (método gráfico, método analítico y descom-
                            posición rectangular del vector).

                            a) Cuando un vector puede descomponerse en dos vectores, se llama:
                              descomposición rectangular del vector
                            b) Para determinar las componentes del vector, ¿qué métodos se utilizan? método analítico  método gráfico


                        3   Responde en tu cuaderno.


                            a) ¿Cuál es la descomposición, en su coordenada en x, de un vector de 3 m/s en el plano xy que
                               forma un ángulo de 30° con respecto al eje x?                2,6 m/s
                            b) ¿Cuál es la descomposición, en su coordenada en x, de un vector de 2 m/s en el plano xy que
                               forma un ángulo de 30° con respecto a la vertical y?         1 m/s



                        4   Analiza la siguiente gráfica.


                            Siendo a = 5 u          y


                                                    a       a                         a) Encuentra a  a  = 2,87 u
                                                     y                                            y   y
                                                                                      b) Encuentra a  a  = 4,10 u
                                                          35º                                     x   x
                                                                          x
                                                    0         a
                                                               x
                        5   Analiza cada una de las opciones. Luego, determina la opción o las opciones correctas.

                               y
                                                            Fx = F cos(θ)  y  Fy = F sen(θ)  Opción correcta

                                                            Fx = F sen(θ)  y  Fy = F cos(θ)
                              F        F
                               y
                                                            Fx = F sen(θ)  y  Fy = F tan(θ)
                                      θ
                                                     x      Fx = F cos(θ)  y  Fy = 0
                               0        F
                                         x
              68





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   68                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   68]]></page><page Index="71"><![CDATA[6    Resuelve en tu cuaderno.


                        Un vehículo recorre una      y                      Descomponer la velocidad en el eje Y
                        velocidad constante de                     V        y en el eje X.
                        3 m/s, saliendo desde el
                        punto cero que es el origen,   V y
                        con dirección noreste.            30º               V  = v ∙ cos 30°= 3 m/s ⋅ cos 30°= 2,6 m/s
                                                                             x
                                                     0      V x       x     V  = v ∙ sen 30°= 3 m/s ⋅ sen 30°= 1,5 m/s
                                                                            y
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   7    Analiza y responde.
                        ¿Cuál es la descomposición, en su coordenada en X y Y, de un vector B = 80 u, en el plano xy, que
                                                                                    ⃗
                        forma un ángulo de 53° con respecto a la abscisa?
                        B  = 48 u                     B   =  64 u
                         x                             y
                   8    Un móvil recorre una distancia de 34 metros hacia el norte, luego 43 metros hacia el este y finaliza

                        su recorrido con 63 m al noreste.
                        Determina la magnitud del vector desplazamiento.
                        Δ = 118,75 m

                   9    Analiza y responde: dos vectores a y b que tienen 10 y 15 unidades, respectivamente. Si la resultan-

                        te de la suma de los vectores tiene 20 unidades, el ángulo entre los vectores es:
                        75,5°

                   10   Actividad investigativa                                         Estrategia de
                                                                                        investigación
                        Responde.
                                                                                   Para dar una opinión sobre
                        •  ¿Qué piensas acerca de la idea de que existen dimensiones   cualquier tema, es importante
                          aún desconocidas por el ser humano?                      informarse adecuadamente a
                          Respuesta abierta                                        través de diversas fuentes.
                        •  ¿El tiempo es parte de alguna dimensión?
                          El tiempo constituye la cuarta dimensión
                   11
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        Formen grupos de cinco personas y construyan una maqueta        funcional en el aula
                        con dos espejos en los cuales puedan proyectar un vector en
                        el eje X y en el eje Y.                                    Una forma de apoyarnos,
                                                                                   sin importar las diferencias
                        Tengan en cuenta que la maqueta debe tener dos planos,     o similitudes que podamos
                        de tal forma que se pueda descomponer la sombra en la      tener, es, por ejemplo, pres-
                        coordenada de X y en la coordenada de Y, vector paralelo al   tándonos nuestros apuntes
                        plano XY.                                                  o dándonos una mano en lo
                                                                                   que necesitemos.
                        Comenten acerca de cómo se proyecta el vector en cada eje.
                        Luego, expongan sus conclusiones ante la clase.




                                                                                                                     69





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   69
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   69                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="72"><![CDATA[Saberes previos         Introducción al movimiento

                              ¿Cuáles son las com-
                         ponentes de la velocidad en   en dos dimensiones
                         coordenadas rectangulares?


                              Desequilibrio cognitivo

                              ¿En cuántos ejes se puede
                         evidenciar la descomposición
                         de vectores?





                                             y
                              V

                                                                                                                   Shutterstock, 35778439
                                            Vy




                                 80 km/h  30º
                                                          Mediante las funciones trigonométricas podemos realizar la descomposición en sus
                                                       componentes.
                          x          Vx     0
                                                       Hemos visto la descomposición de la velocidad en los ejes x, y de
                          Figura 2.10.                 nuestro sistema de referencia.

                                                       Ahora podemos establecer el desplazamiento realizado.
                              Competencia
                              socioemocional           Por ejemplo:

                              La trigonometría se
                         aplica en la arquitectura me-  Una bicicleta se desplaza por una ciclovía rectilínea con una rapidez
                         diante la creación de los planos   constante de 80  km en la dirección   . (Figura 2.10.).
                         arquitectónicos y su posterior               h
                         ejecución. Así. por ejemplo, la   a) ¿Cuál es la posición de la bicicleta a los 20 minutos?
                         edificación de una construcción
                         debe considerar los ángulos de
                         las paredes y de las columnas.  La rapidez de la bicicleta es
                                                       v = 80  km
                                                              h

                                                       Así, en la Figura 2.10., tenemos,
                       Shutterstock, 1678897012        Sen θ ( ) =  v v x




                                                                   x
                         ¿Puedes determinar cómo vas   Despejamos v ,
                         a utilizar la física en la carrera                    v  = v sen(θ)
                                                                                x
                         profesional que elijas?

                        CN.F.5.1.8. Analizar el movimiento en dos dimensiones de un objeto, mediante la obtención del vector velocidad promedio (multiplicando el vector desplazamiento por
                        el recíproco del intervalo de tiempo implicado) y calcular la rapidez promedio, a partir de la distancia recorrida por un objeto que se mueve en dos dimensiones y el tiempo
                        empleado en hacerlo.

              70





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   70                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   70]]></page><page Index="73"><![CDATA[Reemplazamos,
                           km               km
                                  (
                    v = 80  h  ⋅ sen 30°) = 40  h
                     x
                             v
                    Cos θ ( ) =  y
                             v
                    Despejamos,                                                                 d       d y
                    v = v cos θ ( )
                     y
                                                                                                    30º
                               (
                    v = 80 ⋅ cos 30°) = 69,28  km
                     y
                                            h
                    Para encontrar la posición a los 20 minutos, aplicamos la ecuación         d x      0
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    estudiada anteriormente.
                                                                                    Figura 2.11.
                    Para la dirección x:
                        d
                    v  =  x                                                             Competencia
                     x
                         t                                                              matemática
                    d  =v  ⋅t
                     x
                         x
                                                                                        Debemos trabajar en las
                           km 1                                                    mismas unidades.
                    d  = 40   ⋅ h
                     x
                            h 3                                                           20 min =1/3 h
                    d x =13,33  km
                    Para la dirección y:
                        d                                                               Interdisciplinariedad
                    v y =  y
                         t
                                                                                        Física y Trigonometría
                    d y =v y ⋅t                                                    El uso de las funciones tri-
                              km 1                                                 gonométricas, así como la
                    d  = 69,28   ⋅ h                                               geometría y el cálculo vectorial,
                     y
                               h 3                                                 son fundamentales para definir
                    d y =23,09  km                                                 magnitudes físicas como la
                                                           1                       velocidad. Propón un ejemplo.
                    Recuerda transformar los 20 minutos a horas:   h
                                                           3

                    Dado que se desplaza hacia la izquierda y hacia arriba, el vector des-
                    plazamiento es:
                                                                                       Competencia digital
                             
                    d =d i +d j                                                        Para recordar la descom-
                              y
                         x
                                                                                posición de vectores puedes
                                      )
                       (
                    d =−13,33 i +23,09 jkm                                         observar el siguiente enlace:
                                                                                   lynk.ec/11f10
                    Para calcular la distancia desplazada:

                    v = d
                        t
                       v
                    d =⋅t
                          km 1
                    d =80    ⋅ h
                           h 3
                    d =26,66  km


                                                                                                                     A 71





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   71
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   71                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="74"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1

                            Problema-decisión
                        1
                            Un aspecto importante en el aprendizaje de la física es saber cómo se aplican los conceptos
                            estudiados. Analiza: ¿para qué nos puede servir descomponer la velocidad en sus componentes
                            rectangulares?, ¿emplearías este saber para resolver problemas?
                            Descomponer los vectores en sus componentes rectangulares facilita las operaciones de suma y resta, de modo que estas operaciones se pueden realizar
                            algebraicamente al sumar las componentes paralelas i y j
                        2   Un barco atraviesa una distancia de 200 m en la dirección N20°O en 10 segundos como muestra la
                            imagen. Encuentra la velocidad media del barco.


                                                                   y







                                                                 20°



                                                             200 m


                                                                                               x



                                                                                                    V  = (−6,84i + 10,79j) m/s
                                                                                                     m



                        3   Encuentra las componentes horizontal y vertical de la velocidad que se representa en el gráfico.



                            V  = v∙ cos (37°) = 10 km/h∙ cos (37°) = 8 km/h
                             x
                            V  = v∙ sen (37°) = 10 km/h∙ sen (37°) = − 6 km
                             y


                                                                 10 km/h                   V y







                                                             37º

                                              0
                                                                     V x

                        4   Un auto lleva una rapidez de 20 km/h en dirección S30°E, mientras otro parte del mismo sitio y se
                            dirige a N40°O.

                            Grafica en tu cuaderno y determina sus posiciones al cabo de 3 h.
                            h = (−30i − 51,96j) km  h = (−38,58i + 45,96j) km
              72





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   72                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   72]]></page><page Index="75"><![CDATA[5    Resuelve el siguiente problema y luego responde las preguntas.

                                                                                     km
                        Un auto se desplaza por una avenida con una rapidez constante de120   en la dirección N60° E.
                                                                                      h
                        a) ¿Cuál es el valor de sus componentes?  V  = v v∙ sen 60° = 120 km/h ⋅ sen 60° = 103,92 km/h
                                                              x
                                                             V  = v ∙ cos 60° = 120 km/h ⋅ cos 60° = 60 km/h
                                                             y
                        b) ¿Cuál es la posición del auto a los 20 minutos?
                          d = (34,64i + 20j) km
                        c) Calcula el desplazamiento.  d = (34,64i + 20j) km
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción

                   6    Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno.


                        a) ¿Mediante qué funciones se puede realizar la descomposición de un vector? Funciones trigonométricas
                        b) La proyección sobre los ejes del plano cartesiano X, Y, del vector original en X será a …………… y
                                                                                                   cos(Ө)
                          la componente en Y será a ……………, donde Ө es el ángulo del ……………. .
                                                    sen(Ө)
                                                                                   vector
                        c) Los vectores permiten representar magnitudes físicas dotadas no solo de intensidad, sino de
                          …………… , como es el caso de la fuerza, la velocidad o el desplazamiento. Ese rasgo de contar
                            dirección
                          con dirección es el que distingue a las magnitudes …………… de las …………… .
                                                                      vectoriales
                                                                                     escalares
                        d) Un vector puede descomponerse en una suma de dos vectores que forman entre sí un ángulo de
                          90°. Esta operación se denomina:  descomposición rectangular del vector



                   7    Dada la representación gráfica del vector velocidad, escribe las componentes de la velocidad en los
                        ejes x, y. Además, anota una expresión para determinar la magnitud de v.

                                                                V ⃗
                                                                 x

                                                                                          v  = v cos(α)
                                                                                          x
                                                                V ⃗                       v  = v sen(α)
                                                    V ⃗                       V ⃗         y
                                                     y                         y
                                                                                             2
                                                                                          v =    v + v 2
                                                                                             x   y
                                                               α
                                                                V ⃗
                                                                 x
                   8
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        Formen grupos de cuatro personas. Construyan un ejemplo         funcional en el aula
                        que muestre la posición, la trayectoria y el desplazamiento en   En caso de que haya una disca-
                        dos dimensiones de un objeto.
                                                                                   pacidad motriz y sea necesario
                        Dibujen la gráfica en un papelote o cartulina tamaño A0    el uso de silla de ruedas, es
                        (841 x 1 189), de forma que la clase pueda apreciar su ejemplo.   importante tener en cuenta
                        Utilicen toda su creatividad para exponer la trayectoria del ob-  el espacio en el que se pueda
                        jeto, entendiendo que en el movimiento en dos dimensiones   mover la persona y qué tan
                        las direcciones perpendiculares del sistema de referencia son   accesibles están ubicados los
                        independientes.                                            objetos.


                                                                                                                     73





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   73
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   73                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="76"><![CDATA[Ciencia, tecnología y sociedad: una visión interdisciplinaria





                        Cohetes espaciales y la cinemática






                           Desprendimiento de las partes
                           de un cohete
                                                                                           4




                             Un cohete está en el
                             espacio exterior, lejos de
                             cualquier planeta, cuan-
                             do enciende su motor.                               El alunizaje del Apolo 11 se inició a los
                             En el primer segundo                                110 km de altura, y entonces se separó
                             de encendido, el cohete                             el módulo de descenso; luego, el mo-
                             expulsa parte de su masa                            tor de descenso entra en ignición, lo
                             con una rapidez relativa                            que disminuye la velocidad de la nave
                             de 2 400 m/s.                                       y la sitúa en una órbita elíptica de 110
                                                              3                  x 15 km.










                                                  2               Un cohete expulsa gases que le permiten
                                                                  adquirir una velocidad para escapar de los
                                                                  efectos del campo gravitacional. Esta es la
                                                                  velocidad con la que podría viajar
                                                                  el cohete y llegar a la Luna con una
                                                                  velocidad constante para ser atraído por
                                                                  el campo gravitacional de la Luna.









                                                      1




                                                                                Con la finalidad de proveer
                                                                                suficiente empuje para elevar su
                                                                                carga en el espacio, el vehículo de
                                                                                lanzamiento Atlas V expele más de
                                                                                1 000 kg de combustible quemado
                     Shutterstock, 337719191                                    casi 4 000 m/s.
                                                                                por segundo con una rapidez de





              74





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   74                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   74]]></page><page Index="77"><![CDATA[¿Cómo se investiga en Física?






                    La observación científica
                    Es un acto consciente, proyectado en el futuro e integral, en el cual
                    participan dos actores principales: el observador y el objeto de
                    investigación.






                                                                                                              Shutterstock, 2130212735
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción












                   Shutterstock, 375493165






                    El  observador  (investigador)  es  aquella  persona  que  mantiene  su                   Shutterstock, 162647159
                    atención selectivamente en ciertos aspectos de un escenario.
                    El observador indaga en el objeto.
                    Para que la observación sea científica debe estar libre de prejuicios.

                    Es necesario:
                    •   fijar el punto de interés.
                    •   definir los objetivos de la observación.
                    •   recolectar y analizar los datos.
                    •   modelización matemática a partir de la observación y de las grá-
                       ficas obtenidas por los datos.
















                                                                                   Shutterstock, 365445992









                                                                                                                     75





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   75
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   75                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="78"><![CDATA[Laboratorio 1







                        La burbuja con                 El formato para realizar una práctica de laboratorio es el que se mues-
                                                       tra a continuación. Digítalo y trabaja en hojas o en tu cuaderno.
                        velocidad constante

                                                       Objetivos
                                                       Observar las particularidades del movimiento rectilíneo uniforme
                                                       comprobando sus mediciones y analizándolas.
                                                       Sugerencia
                                                       Formar grupos de 4 personas, y entregar rúbrica para colocar los da-
                                                       tos necesarios del informe.

                                                       Procedimiento





                          Materiales

                          •  Una manguera transpa-
                            rente de 1,5 m de largo
                            con un diámetro de 1 cm
                            (también se puede usar
                            un tubo de vidrio)
                          •  Dos tapones de caucho o
                            corcho para la manguera                                                                Shutterstock, 125650520
                            (se pueden conseguir en
                            lugares  de implementos
                            de laboratorio)            1.  Formen grupos y colóquense en una mesa de trabajo con los
                          •  Agua o aceite (cualquiera     materiales.
                            de los dos)                2.  Calienten uno de los extremos de la manguera para que puedan
                          •  Colorante                     colocar el tapón.
                          •  Marcador                  3.  Viertan el agua o aceite en la manguera y mézclenlo con el
                          •  Silicona líquida              colorante.
                          •  Una  tabla  (grosor  de
                            6 mm) de 150 cm x 5 cm     4.  No olviden que deben dejar una burbuja de aire.
                          •  Cinta métrica de 1,5 m    5.  Calienten rápidamente el otro extremo de la manguera, y ense-
                          •  Flexómetro                    guida ciérrenla con el tapón.
                          •  Cronómetro
                                                       6.  Peguen la cinta métrica junto a la manguera, sobre la madera.

                                                       7.  Marquen las distancias. Tengan en cuenta que comienza el 0
                                                           a los 15 cm de uno de los extremos.
                                                       8.  De ese punto de referencia, marquen cada 30 cm.
                                                       9.  Con el cronómetro, realicen varias pruebas del movimiento de
                                                           la burbuja.
                                                       10.  Respondan: ¿cómo se desplaza la burbuja?

                                                       11.  Recopilen los datos, dibujos y fotos del procedimiento.



              76





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   76
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   76                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="79"><![CDATA[Resultados


                                                                                      tiempo           d
                         d (m)                        tiempo (s)                                    v =
                                                                                                           t
                                                                                     promedio       m/s
                                     1  vez      2  vez      3  vez       4  vez
                                                  da
                                      ra
                                                              era
                                                                           ta
                     0 – 0,30 m
                     0 – 0,60 m
                     0 – 0,90 m
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                     0 – 1,20 m
                    Observaciones


                                          Mediciones y errores
                   Shutterstock, 560890822   dos variables: a) debido a los instrumentos para medir; y b) por la valoración
                                          Constantemente, al realizar una medición, se cometen errores. Esto se da por

                                          de quien mide.
                                          En la cotidianidad confundimos la exactitud con la precisión.
                                                                Exactitud. Aproximación de la medición al valor real de
                                                                la medida. Es la cercanía del valor medido al valor real.
                   Shutterstock, 415272574   Shutterstock, 43557772   bremos qué tan cercanas están las mediciones a la
                                                                Precisión.  Dependiendo de los instrumentos, sa-
                                                                medida real. Esto obedece a la precisión del instru-
                                                                mento, y también a quien realiza la medición.


                    Cálculo de errores

                     Hacemos varias mediciones         x   x   x   x  … x (x cada medición)
                                                          2
                                                        1
                                                                     i
                                                            3
                                                               4
                                                                  n
                     Obtenemos la media aritmética               ∑ n  x  x  +x  +x  +…+x  siendo n el número de
                                                       x =   i =1  i  =  1  2  3  n  mediciones
                                                             n            n
                     Obtenemos la desviación media         ∑ n  x −x
                                                       d =   i =1  i
                                                        x      n
                     Obtenemos la medición real        x r =± d x
                                                           x
                     Obtenemos el error relativo          ε =  δ x
                                                         r
                                                            x
                     Obtenemos el error porcentual      e  p  e =×100 %
                                                            r
                    Conclusiones

                    1.  ¿Cuáles fueron los resultados obtenidos al realizar las mediciones de las particularidades del movimiento
                      rectilíneo uniforme?
                    2.  ¿Cuál fue el error que se presentó en las mediciones?

                    3.  Al analizar los resultados de la tabla, se puede concluir que se trata del movimiento rectilíneo uniforme.
                      Explica, por qué.


                                                                                                                     77





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   77
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   77                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="80"><![CDATA[y
 y
                                            y
                                            y
                                                           V
                               V
 a
 a
 y
                                                           V
                               V
 a
 a
 a
 a
 y
                                            V
                                            y
 35º
                                            V
                V
                                            y
 35º
 35º
                                                  30º
 a
 0
 x
 0
 a
                      30º
                                                  30º
 a
                                            0
                 0
 y
                                                    V
                                                     x
 x
                                            0
                 0
                                                               x
 y
                        V
                                                    V
                                                     x
                                            y
                 y
                                            y
                 y
                                                           V
 a
 a
                               V
 a
 a
                                                          V
 a
                               V
 y
 a
 a
 a
 y
                                            V
                                            y
                V
 35º
                 y
 35º
                                           V
                                            y
                V
 35º
                 y
 35º
 a
                                                  30º
 a
                      30º
 0
                                                 30º
 x
 a
                                                               x
                                            0
 0
                      30º
                                                    V
                 0
                                                     x
                        V
 x
                                                               x
                                            0
                 0
                                                    V
                        V
                                                     x
 V
 V
 V
 V
 Vy
       Vy
   30º
 80 km/h
 30º
   30º
 80 km/h
 80 km/h
                                                       serías más
                           imaginé que
                                                       imaginé que
                           serías más
                           serías más
                                                                         Jamás, eres
                                                        abierta
                                                       serías más
                                             Jamás, eres
                            abierta
 V
                                                                         Jamás, eres uso
                                             Jamás, eres
                             abierta
                                                        conmigo
                                                        abierta
       0
                            conmigo
 V
 0
 Vx
 Vx
                            conmigo
                                           demasiado obtuso conmigo
                                                                       demasiado obtuso
                                                                          para mí
       0
 0
 V
                                              para mí
 Vx
 Vx
                                                                          para mí
       Vy
                                              para mí
 Vy
       Vy
 Vy
   30º
 30º
 80 km/h
 80 km/h  30º x x x x Vy  a y y y 0 0 0 y 0 y y y y  35º a V a a x x x x 80 km/h  30º x x x x Vy  V y y y y  30º V x x x x  imaginé que x x x x  demasiado obtuso  imaginé que x  demasiado obt
                                                       imaginé que
 30º
                           imaginé que
 80 km/h  80 km/h          imaginé que                 imaginé que
                                                       serías más
                           serías más
                                                                         Jamás, eres
                                                        abierta
                           serías más        Jamás, eres   serías más   demasiado obt
                             abierta
                                                                         Jamás, eres uso
                                                        conmigo
                             abierta
                                             Jamás, eres
 Vx  0  Vx  0 0             conmigo        demasiado obtuso  abierta  demasiado obtuso
                                                                          para mí
                                           demasiado obtuso conmigo
                            conmigo
 Vx  0  Vx                                    para mí                     para mí
                                                  Evaluación sumativa
                                              para mí
                             I.CN.F.5.1.1.
                        1   Analiza y responde: ¿cuáles de las afirmaciones son correctas?
                                            10 km/h
  d  d   d   d              a) En un movimiento rectilíneo uniforme, la gráfica de…
                10 km/h
              y
  d  d y y   d  d y 10 km/h  V y y          10 km/h      V y
                                                         V
                             V
                                                         y
                                           37º
 30º     30º   37º                    d vs t es            Correcta            d vs t es
 30º     30º    37º                        37º
        0         V                0          V x
        0          V x x           0          V x
                                      d vs t es            Correcta            d vs t es
 d x  0  d x  0
 d x  0  d x  0
                                            10 km/h
  d  d   d   d y            b) En un movimiento rectilíneo uniforme, la gráfica de…
                10 km/h
                                                         V
  d  d y y   d  d y 10 km/h  V y            10 km/h     V y
                             V
                                                         y
                              y
                                           37º
 30º     30º    37º                   v vs t es                                v vs t es
 30º     30º    37º                0       37º  V
        0          V x                         x
        0          V x             0  v vs t es   V x                          v vs t es
 d x  0  d x  0                                                                                  Correcta
             0
 d x  0  d x
                        2   Analiza y determina: ¿cuál de las siguientes afirmaciones son correctas o falsas?
                            En todo movimiento rectilíneo uniforme:
                            a) la gráfica d vs. t es una recta que puede pasar o no por el origen.  Verdadero
                            b) la gráfica d vs. t es una recta inclinada que pasa por el origen.  Falso
                            c) la gráfica d vs. t puede ser, o no, una recta que pasa por el origen.  Falso
                        3   Responde. ¿Qué entiendes por movimiento?
                            El movimiento es el cambio de posición de un objeto con respecto al tiempo.
                        4   Una ambulancia que se mueve con una velocidad de 120 km/h
                            recorre un tramo recto de 60 km. Calcula el tiempo necesario                           Shutterstock, 4624402
                            para que la ambulancia llegue a su destino.
                            t = 30 min
                        5   Analiza y responde.
                            Un automóvil se desplaza con una rapidez de 30 m/s con movimiento rectilíneo uniforme. ¿Cuál es
                            la distancia que recorre al cabo de 12 segundos?
                            d = 360 m
                        6   Resuelve el siguiente problema.
                            Una bicicleta circula en línea recta y recorre una distancia de 11,25 km durante 45 minutos. ¿Qué
                            velocidad debe mantener para alcanzar esa distancia?
                            d = 15 km/h
              78
                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   78                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   78]]></page><page Index="81"><![CDATA[Evaluación sumativa








                   7    Resuelve el siguiente problema.

                        Un avión sale del aeropuerto de Guayaquil, Ecuador, a las 07:00 am y aterriza en la ciudad de San
                        Salvador, El Salvador, a las 11 horas con 30 minutos (11:30 am). Si se conoce que la velocidad media
                        del avión es de 910 km/h, ¿qué espacio recorrió el avión?
                        d = 4 095 km

                   8    Calcula la velocidad de un móvil que se desplaza con MRU y recorre una distancia de 800 m en 40 s.

                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        v = 20 m/s

                   9    Coevaluación
                        En parejas, analicen.
                        Un ciclista recorre la vía Baños-Puyo en un tiempo de 4 horas. Hasta el término de la hora y media,
                        su velocidad es de 25 km/h; desde la hora y media hasta el final, su velocidad es de 40 km/h.
                        Al regreso, transita la mitad de la distancia a 30 km/h; y la otra mitad, a 60 km/h.


                         ¿Cuál es el promedio de su rapidez?
                         Baños-Puyo                Puyo-Baños                Todo el trayecto  Rapidez media en el viaje de ida  En el regreso
                                                                                              V = 39,97 km/h
                                                                        V  = 34,375 km/h
                                                                         m
                         ¿Cuál fue la distancia recorrida de ida y vuelta?
                         Tramo de ida  La distancia de ida y de regreso es la misma   Tramo de vuelta  En el tramo de vuelta la rapidez media es mayor que el
                                                                            de ida y por lo tanto se realiza en menor tiempo.
                                     y corresponde a 137,5 km
                        a) ¿El tiempo de regreso fue igual al de ida? Discute tu respuesta con la clase.
                           El tiempo de ida es de 4 h y el de regreso 3,44 h por lo que en el de ida es mayor el tiempo que el de regreso.
                        b) ¿Qué parámetros cinemáticos se deben conocer para calcular la distancia de Baños a Puyo?
                           Se deben conocer la rapidez media de un móvil y el tiempo transcurrido.
                       Expreso mis emociones
                   10
                       Cada vez que te enfrentas a situaciones complejas es necesario que creas en tus fortalezas; repite
                       siempre que eres capaz de resolver cualquier adversidad por tu propia cuenta. ¿Cómo puedes ir
                       creando confianza en las actividades que desarrollas en Física?





                   11   Autoevaluación



                                      Contenidos              Siempre A veces  Nunca       Metacognición
                         ¿Sé determinar la posición y el desplazamiento                  ¿Qué
                         de un objeto (considerado puntual) que se                      aprendiste en
                         mueve, a lo largo de una trayectoria rectilínea,               esta unidad?
                         en un sistema de referencia establecida?
                         ¿Puedo sistematizar información relacionada                    ¿Cómo
                         con el cambio de posición en función del                       aprendiste?
                         tiempo, como resultado de la observación de
                         movimiento de un objeto?
                                                                                        ¿En qué lo
                         ¿Conozco cómo interpretar y emplear tablas y                   puedes aplicar?
                         gráficas del movimiento rectilíneo uniforme?


                                                                                                                     79





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   79                                                                         21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   79]]></page><page Index="82"><![CDATA[Aceleración





                         n una carrera de autos, la velo-
                         cidad de 300 km/h, alcanzada
                    E en cuestión de segundos, sor-
                    prende al público. Las aceleraciones
                    que imprimen los pilotos son una
                    ruleta rusa, pues el mínimo error
                    podría ocasionarles la muerte.

                    En la vida cotidiana encontramos
                    fenómenos de aceleración muy
                    comunes; por ejemplo, la gravedad
                    y, en general, casi cualquier movi-
                    miento.

                    En el vocablo de origen latino, ace-
                    lerar proveniente de celer que signi-
                    fica "ir más rápido". En física se co-
                    noce como aceleración al cambio
                    que sufre la velocidad de un cuerpo
                    en determinado tiempo.

                    En este capítulo estudiaremos di-
                    chos fenómenos sin ocuparnos de
                    las causas que los producen.












                    La Física y las profesiones


                    Piloto de aviación
                    Vivir en el aire o estar en las nubes no es cosa de soñadores. La profesión de pilo-  En la Escuela de Pilotos
                    to, como cualquier otra, requiere de mucho esfuerzo, dedicación, concentración,  Shutterstock, 386239714  de la FAE, una de las
                    responsabilidad y conocimiento de física.                                materias regulares es la de
                                                                                             conducción vehicular. De
                    Un piloto no solo transporta un vehículo, sino que cumple una misión: ayudar a   manera particular, puedes
                    cumplir los objetivos de muchas otras personas, movilizándolas (fuera de su ciu-  aprender a conducir ma-
                    dad, país o continente). Un piloto requiere de una buena preparación física, inte-  triculándote en una de las
                    lectual y psicológica. Hay dos películas que te harán conocer sobre esta profesión:   102 escuelas autorizadas
                    El vuelo, que te permitirá entender lo importante de esta ocupación y del estado   que hay en el país. Ingresa
                    mental que un piloto debe mantener, y Sully, con Tom Hanks, que trata sobre la   a este enlace y conoce
                    toma de decisiones en el momento de pilotar.                             más sobre el tema:
                                                                                             lynk.ec/11f11



              80





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   80
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   80                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="83"><![CDATA[3















                                                                                               unidad







                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                                                                                                  Objetivos


                                                                                                   O.CN.F.3.

                                                                                                   O.CN.F.9.













                                                                                              Shutterstock, 519717073











                                                   Aceleración media e instantánea



                       Aceleración tangencial          Movimiento rectilíneo          Aceleración de la gravedad
                             y normal                  uniformemente variado


                                                       •  Distancia                     •  Caída libre
                         Aceleración media

                                                       •  Velocidad inicial y final     •  Altura
                       Aceleración instantánea
                                                       •  Tiempo                        •  Velocidad inicial y final


                                                       •  Aceleración                   •  Tiempo
                                                                                                                              Archivo editorial
                                                                                        •  Aceleración de la
                                                                                          gravedad
                                                                                                                     81





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   81
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   81                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="84"><![CDATA[Saberes previos         La aceleración

                              ¿Qué ocurre con la velo-
                         cidad en un MRU?              Al conducir un auto o al andar en bicicleta solemos decir “acelera”
                                                       para referirnos al aumento de velocidad. La aceleración, técnicamente
                                                       hablando, es el aumento de velocidad con respecto al tiempo.
                              Desequilibrio cognitivo

                              ¿Qué sucede con un mó-   Aceleración media e instantánea

                         vil cuando existe una variación   La aceleración es una magnitud vectorial  a  que representa la varia-
                         de la velocidad?
                                                       ción de la velocidad ∆ v  en un tiempo t determinado. En el Sistema
                                                       Internacional de unidades (SI), su unidad es m/s².

                                                       La velocidad es un vector, y, de igual manera lo es la aceleración.
                                                        1 ( )       a =  v /t
                              Competencia
                              matemática
                                                       Y siendo  v f   la velocidad final de una partícula y  v 0 la velocidad
                              Convención
                         La aceleración se expresa en m/s . 2  inicial en un determinado tramo,
                         En el ejemplo, el resultado da:  v = vf (  v 0)
                           = 100 km/h . 2
                         El resultado debe pasarse a      Entonces:
                                                                   f (
                         m/s . Lo hacemos mediante                v       v 0)
                            2
                                                                    −
                         factores de conversión:        2 ()  a =
                                                                    t
                            km 1 000  m 1  h  
                         100×            .             Unidades
                             h  1  km  3600  s
                                                       Si reemplazamos las unidades en la ecuación (2), se tendría:
                                                             f (
                                 /
                         a = 27,77  ms 2
                                                              −
                                                            v       v 0)
                         Transforma 95 km/h2 a m/s2
                                                       a =
                                                              t
                                                            ( m / s)
                                                       a =
                                                              s                     m
                               Glosario                                         a =  s 2
                              rapidez. Es el módulo de
                         la velocidad.                 Ejemplo
                                                       Si un auto tiene una rapidez de 75 km/h y aumenta su rapidez a
                                                       100 km/h en 15 minutos (Figura 3.1), ¿de cuánto será su aceleración?
                                                       Usamos la ecuación (2)
                                                                       vf (  −  v   0)  ( 100  km h / − 75 kmh / )
                                                                  a  =             a =
                                                                          t                  ( 1/ 4  h)
                       Shutterstock, 256699165         La respuesta hallada en el ejemplo, es en realidad, un promedio de la
                                                                                              2
                                                                                      =
                                                                                         km h /
                                                                                      100
                                                                                   a
                                                       aceleración; por lo tanto, es la aceleración media.



                        CN.F.5.1.3. Obtener la velocidad instantánea, empleando el gráfico posición en función del tiempo, y conceptualizar la aceleración media e instantánea, mediante el análisis
                        de las gráficas de velocidad en función del tiempo.
                        CN.F.5.1.10. Determinar la aceleración promedio de un objeto entre dos instantes diferentes, uno inicial y otro final, considerando el vector desplazamiento y el intervalo de
                        tiempo implicado, reconocer e inferir que este vector tiene la dirección de la línea secante a la trayectoria; deducir gráficamente que para la trayectoria en dos dimensiones
                        de un objeto en cada instante se pueden ubicar sus vectores de posición, velocidad y aceleración.
              82





                                                                                                                     21/1/25   11:47
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   82
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   82                                                                         21/1/25   11:47]]></page><page Index="85"><![CDATA[La aceleración instantánea
                                                                                        aceleración – tiempo
                    La aceleración instantánea es el cambio de velocidad dado en un ins-  a (m/s²)
                    tante de tiempo, entendiendo por instante un tiempo infinitamente   50
                    pequeño.                                                        45
                                                                                     40
                                                                                     30
                    Según se observa en la Figura 3.1., en el instante de 45 s, la aceleración   20
                    es de 45 m/s².                                                   10
                                                                                      0  10 20 30 40 50 60 70  t (s)
                                                                                        5        45
                    Aceleración tangencial y normal
                                                                                    Figura 3.1.
                    Siendo la aceleración un vector que corresponde a la variación de la
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción

                    velocidad, este vector  a  se puede descomponer en dos aceleracio-
                    nes, las cuales son perpendiculares entre sí.

                    La aceleración tangencial
               aceleración & tiempo
      a (m/s²)
                    Es la causante de la variación del módulo de la velocidad y es tangen-
        50          te a la trayectoria.
        45                                                                                             a n
        40
        30 m/s      La aceleración normal o centrípeta                                   a t                  Shutterstock, 384488470

        20          Esta es la causante del cambio de dirección de la velocidad y, por lo
        10          tanto, de la trayectoria.

         0  5 10 20 30 40 50 60 70  t (s)                                               r Competencia
                    Es perpendicular a la aceleración tangencial, y va en dirección al cen-
                                                                                        matemática
                        45
                    tro de curvatura de la trayectoria.
                                                                                        Dado que la aceleración
                                                                                       r
                                                                                   es un vector, si es negativa
                                                                                     
                                                                                   ( a- ) quiere decir que su
                                            a                                      sentido se encuentra hacia
                                             t                                          0
                                                                                   un lado negativo del e       t
                                                                                                   t je en el
                                                                                   plano cartesiano (respecto a un
                                                                 Trayectoria       observador).
                             a                                                     Si un auto varía la rapidez de
                                                                                        r
                              t                                                    menos a más, esta aceleración
                               a
                                n                                                  se denomina movimiento
                                                     Trayectoria                   acelerado.
                                                                                        r
                                                                                   Si la rapidez del auto va de
                      Figura 3.2.                                                  mayor a menor,  el movimiento
                                                                                   es retardado.
            a
                                                                                        0
              n     Entonces, podemos afirmar que la aceleración es la combinación de   Si la aceleración es en dirección   t
                                                                                                   t
                    la aceleración tangencial que hará variar su magnitud, y de la acele-  contraria a su velocidad, el
                    ración normal o centrípeta que modifica su trayectoria. Si no existe   movimiento será retardado; y si
                    aceleración centrípeta su movimiento será rectilíneo, y si no tiene   es a favor del movimiento, será
                                                                                   acelerado.
                    aceleración tangencial su rapidez será constante.
                                                                                   ¿En qué ámbitos de la química
                                                                                   se utiliza el plano cartesiano?






                                                                                                                     A 83





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   83
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   83
                                                                                                                     21/1/25   11:47
      d (m)          Posición vs. tiempo                                                                             21/1/25   11:47
      15000                Tramo 4
     14250
                      Tramo 3


      10000
                Tramo 2                Tramo 5

       5000
             Tramo 1




          0  1000  2000 3000 4000 5000 6000 7000  t (s)]]></page><page Index="86"><![CDATA[Evaluación formativa

                        Ejemplos
                        Una persona camina a 0,5 m/s. De repente, alguien la empieza
                        a seguir y la persona apresura constantemente su paso a 2 m/s
                        en 8 s.                                                                                    Shutterstock, 216207001


                        Calcula:
                        a. La aceleración media.       b. La velocidad media.         c. La distancia recorrida en ese
                          a=    f (  −  0)  t /           v m = r t                     lapso de tiempo.
                                                                 /
                                20,5)
                              ( −     ms                              =v  ⋅t             r = 1,25  m  8 ⋅  s = 10  m
                                         /
                           a=                            Despejamos  r    m                      s
                                   8  s                       ( +0,5 ) ms/
                                                              2
                                    2                   v  =                           d=10 m.
                                    /
                              a= 0,18  ms                 m       2
                                                                   /
                                                          v m  =1,25  m s
                                                                                            Competencia
                                                                                            matemática
                        Una furgoneta escolar está en un recorrido. Viaja a una velocidad de  El teorema de Pitágoras
                                                                                     se resume en: hipotenusa
                           i (
                         45 + 39 )  /                                                  al cuadrado es igual a cateto
                               j km h . Cuando se percata de que un perro cruza la vía, la
                        furgoneta disminuye constantemente su velocidad a              al cuadrado más cateto al
                                                                                     cuadrado.
                           i (
                         15 + 13 )  /
                                j km h
                                                                                       ¿Qué aplicaciones tiene este
                                                                                       teorema en la vida cotidiana?
                        Calcula:
                        a. La aceleración media.                      c. La distancia recorrida en el lapso de 10 s.
                                                                     Calculamos el desplazamiento:
                                   0)
                           a ( −  v / t
                            =
                               v f
                                                                                /
                                                                          v m  =∆r t
                          Transformo 3 min a h:                         Despejamos  r
                                                                           r
                                1 h                                       ∆=v  m  ⋅t
                           10  s ⋅   =  0,0027  h
                                                                           
                                                                           r (
                               3 600  s                                  ∆=   30   i +  26  j)  km ⋅ 0,0027  h
                          Reemplazo en la ecuación:                                     h
                                          
                                 
                                 i 13 ) (
                                          i 39 )
                            (( 15 +    j −  45 +    j )  km h                      147
                                                    /
                           a=                                            v =  tan 43,025 ⋅ cos (43,025)
                                                                          0
                                                                                          2
                                       0,0027  h
                                                                      Empleamos el teorema de Pitágoras para hallar
                                  i 26 )
                            ( − 30 −    j km h                          la distancia:
                                          /
                           a=                                                    m
                                  0,0027  h                              v =17,17
                                                                          0
                                           
                            a (      i 9 360 )  2                              s
                                               /
                           =−  10 800 −    j km h                        y =10 tan(43,025)−9,8     2 10 2  2
                                                                          1
                                                                                             2 ⋅17,17 cos (43,025)
                        b. La velocidad media de la furgoneta.
                          Como la aceleración es constante:
                                   
                            ( +v f  v 0 )
                           v m =
                                  2
                                             
                                        +
                            (( i15  +13 j ) ( i45  +39  ) ) j
                           v m =                   km h /
                                        2                                                                          Shutterstock, 211577410
                                   
                           v m = ( i30  +26  ) jkmh/

              84
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   84                                                                         21/1/25   11:48
                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   84]]></page><page Index="87"><![CDATA[Evaluación formativa




                        I.CN.F.5.1.2.

                   1    Enumera en tu cuaderno tres casos de la vida real en los que exista aceleración.

                        La caída de los cuerpos  El impulso de un cohete  El vuelo de un avión
                                                                                        Estrategia de
                   2   Actividad investigativa                                          investigación

                       Indaga: ¿cuándo puede ser negativa la aceleración?          Cuando requieres conocer
                                                                                   datos tan específicos, utiliza un
                        La aceleración negativa depende de un sistema de referencia, más no corresponde a la desaceleración.
                                                                                   motor de búsqueda académico,
                                                                                   como RefSeek.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   3    Un vehículo tiene, en un momento dado, una rapidez de 62 km/h y en un lapso de 10 minutos llega
                        a los 100 km/h. Calcula la aceleración media.
                        a = 0,018 m/s 2


                   4    Una corredora se encuentra en una competencia y llega a una rapidez de 5 m/s. Justo en ese mo-
                        mento tropieza y baja constantemente su rapidez a 2 m/s en 10 s, hasta que cae al suelo. Calcula:


                        a) La aceleración media a = −0,3 m/s 2
                        b) La velocidad media  V  = 3,5 m/s
                                             m
                        c) La distancia que recorrió desde el tropiezo d = 25 m


                   5    Un avión cambia su velocidad uniformemente de 150 m/s a 60 m/s en 15 s. Calcula su aceleración.

                        a = 6 m/s 2

                   6    Analiza y resuelve los siguientes problemas.
                        Un atleta se encuentra listo en la línea de salida dispuesto a correr 200 m.  Llega a la meta en 25 s con
                        una velocidad de 6,8 m/s. ¿Cuál fue su aceleración en la carrera?
                        a = 0,27 m/s 2

                   7    Si un vehículo se desplaza de manera acelerada a razón de 15 m/s , partiendo del reposo, ¿cuál es la
                                                                               2
                        velocidad final que necesita llevar después de 20 s?
                        v  = 300 m/s
                         f
                   8    Un ciclista lleva su velocidad de 3 m/s a 9 m/s. Si su promedio de aceleración es de 0,8 m/s , ¿cuánto
                                                                                                    2
                        tiempo le llevó llegar a esa velocidad?
                        t = 7,5 s
                   9                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        En grupos de dos estudiantes, lean el siguiente planteamiento
                        y resuelvan:                                               En caso de que exista una
                                                                                   discapacidad o una dificultad
                        En un juego de video, un barco debe rescatar un pequeño bote   auditiva, es importante situarse
                        antes de que una bomba lo alcance. Si el barco viaja a una ve-  en un lugar donde la acústica
                        locidad de (16i + 27j) m/s y llega al bote con una velocidad de   sea mejor o desde donde se
                        (42i + 65j) m/s en 16 s, calcula la aceleración media.     pueda realizar lectura labial.

                                                                                                                     85





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   85
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   85                                                                         21/1/25   11:48]]></page><page Index="88"><![CDATA[Saberes previos         Movimiento rectilíneo

                              ¿Puedes establecer la
                         diferencia entre la velocidad y la   uniformemente variado
                         aceleración?
                         ¿Cuál es la diferencia entre el
                         desplazamiento y la trayectoria?


                              Desequilibrio cognitivo

                              ¿Qué movimientos, desde
                         el punto de vista de la física,
                         describe una pelota cuando un
                                                                                                                   Shutterstock, 353109101
                         jugador de fútbol la patea?





                              Recuerda que…            Cuando un cuerpo se desliza en línea recta sobre una superficie hasta
                                                       detenerse, su movimiento es rectilíneo uniforme.
                              En el MRU, la ecuación (7)
                         es la que relaciona la posición
                         con el tiempo; por lo tanto, la   Cuando la aceleración es constante, es MRUV. Esto quiere decir que
                         gráfica de posición vs. tiempo   no cambia la dirección y los móviles avanzan en línea recta y experi-
                         es una parábola.              mentan cambios en la magnitud de su velocidad.

                            r                          Para determinar la fórmula de la posición con respecto al tiempo cuan-
                                                       do la aceleración es constante, se parte de las ecuaciones (2) y (3):
                            r                                                           r
                                                                             (3)    =
                                                                                  m    t
                                                                                      
                                                                        )
                            0        t         t       De (2)  a = v  −v / t se despeja v f  y se tiene la ecuación:
                                                                       0
                                                                 ( f
                           Figura 3.3
                                                                          (4)  vf  = v 0  +a t
                         La partícula se mueve entre 0 y
                         t . Su movimiento es acelerado   Como la aceleración es constante, entonces se tiene:
                          1
                                                                                           )
                         y de t  en adelante es retardado.                             
                             1                                              () v5  m  = v  +v /2
                                                                                          0
                                                                                    ( f
                            r
                                                       Reemplazamos (3) en (5):
                            r                                                6 ( )  r  =  v f + v 0
                                                                                t      2

                            0        t         t       Reemplazamos en (6) la ecuación (4):
                           Figura 3.4
                                                                                r   2v 0 + at
                                                                               t  =   2
                         La partícula se mueve entre 0 y
                         t . Su movimiento es retardado                       7 ( )  r = v 0 t +  1  2
                          1
                         y de t  en adelante es acelerado.                                2  at
                             1

                        CN.F.5.1.10. Determinar la aceleración promedio de un objeto entre dos instantes diferentes, uno inicial y otro final, considerando el vector desplazamiento y el intervalo de
                        tiempo implicado; reconocer e inferir que este vector tiene la dirección de la línea secante a la trayectoria; deducir gráficamente que para la trayectoria en dos dimensiones
                        de un objeto en cada instante se pueden ubicar sus vectores posición: velocidad y aceleración.

              86





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   86                                                                         21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   86]]></page><page Index="89"><![CDATA[Dado el gráfico de posición vs. tiempo, grafica la velocidad y la acele-
                    ración si parte del reposo (ver Figura 3.5).

                    Tramo 1                                                    d (m)      Posición vs. tiempo
                    (es una parábola cóncava)  Despejamos  a de la ecuación (7):  15000        Tramo 4
                                                         (
                    Datos:                            a=  25 000  m)         14250
                    v = 0                                ( 1 000  s) 2                     Tramo 3
                     o
                    t = 1 000 s                             m                 10000
                    d = 5 000 m                       a=  0,01  s 2                    Tramo 2         Tramo 5
                    a = ?                                                      5000
                                             Despejamos v f de la ecuación (2)
                    v = ?                                                           Tramo 1
                     f
                                                      v  f  =10  m                                          t (s)
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    Tramo 2                                  s                    0  1000  2000  3000  4000  5000  6000  7000
                    (la velocidad es constante)
                    Datos:                                                     Figura 3.5.
                           m
                    v 0  =10  s
                    t = 1 500 s.
                    d = 3 000 m.                                              v (m/s)          Velocidad
                    a = 0.                                                     10     Tramo 2
                    v  =10  m
                     f
                           s                                                      Tramo 1
                                                Reemplazamos los valores en    4             Tramo 3
                    Tramo 3                           la ecuación (2):                          Tramo 4
                    (parábola convexa)                                          0  1000  2000  3000  4000  5000  6000 t (s)
                                                               /
                    Datos:                             a=− 10   ms            –4
                                                                s
                                                            1 250
                    v 0  =10  m                                                                         Tramo 5
                           s
                                                                 /
                    t = 1 250 s.                      a=− 0,008  ms 2         –10
                    d = 6 250 m.
                    a = ?
                    v = 0                                                     –18
                     f
                    Tramo 4
                    (la partícula deja de moverse)                             Figura 3.6.
                    Datos:
                    v  = 0
                     0
                    t = 1 250 s.              Despejamos a de la ecuación (7)   a (m/s²)
                    d = 0.                         y reemplazamos valores:
                    a = 0.                              2(− 14 250)  m          0,01
                    v = 0                           a=−   (    s) 2
                     f                                     1 500

                    Tramo 5                          a=−  0,012  ms 2             0  1000  2000  3000  4000  5000  6000  t (s)
                                                                /
                    (parábola convexa)
                    Datos:                   Despejamos la v y reemplazamos   – 0,008
                                                           f
                                                                               – 0,01
                    v  = 0                       los valores en la ecuación (2):  – 0,012
                     0
                                                      
                    t = 1 500 s                   v  =−0,012  m   ⋅1 500  s
                                                      
                                                      
                                                                
                    d = 6 250 m                     f      s 2              Figura 3.7.
                    a = ?                             v  =−19  m s
                                                                /
                    v = ?                               f
                     f
                                                                                                                     A 87




                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   87
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   87                                                                         21/1/25   11:48]]></page><page Index="90"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.1.2.
                                                                                            Estrategia de
                        1   Indaga y escribe en tu cuaderno sobre el estudio realizado por   investigación

                            Galileo con respecto a las ecuaciones del movimiento rectilí-  Busca, compara y contrasta con
                            neo uniformemente acelerado.                               diversas fuentes la información

                            Respuesta abierta                                          obtenida para que llegues a tus
                                                                                       propias conclusiones.

                        2   Dado el gráfico de velocidad vs. tiempo, realiza en tu cuaderno el gráfico de aceleración vs. tiempo,

                            y el de posición vs. tiempo, considerando que parte del origen.
                             Aceleración vs. tiempo
                                                          Velocidad vs. tiempo                        Posición vs. tiempo
                                              v (m/s)

                       6                          30
                                                            T
                                                  20         2     T 3
                            5  10  15  20  25                              T
                                                  10                        4
                      –6                                T 1
                                                   0     5    10   15   20   25   30   t (s)
                                                                                                   5  10  15  20  25

                        3   Un automóvil se encuentra avanzando en línea recta a una velocidad de 80 m/s. El semáforo a 50 m
                            se pone en color naranja y entonces el automóvil comienza a frenar hasta que se detiene totalmente
                            cuando se pone en rojo. Calcula el tiempo que tarda y la desaceleración necesaria para detenerse.
                            t = 1,25 s

                        4   Un auto se encuentra excediendo los límites de velocidad y en plena ciudad corre a 90 km/h. Un pa-

                            trullero, en el mismo punto donde cruza el auto, inicia una persecución. ¿Al cabo de cuánto tiempo
                            logra alcanzar el patrullero al infractor si la distancia recorrida es de 1,2 km y mantiene su rapidez?
                            ¿Cuál es la aceleración del patrullero?

                            a = 1,042 m/s 2
                        5   Tenemos a dos amigos: uno de ellos viaja en bicicleta y el otro, en auto. Ambos

                            están separados por 32 km. El de la bicicleta viaja con una rapidez constan-           Shutterstock, 1241125024
                            te de 9 km/h y el que va en auto parte del reposo y llega a los 72 km/h
                            hasta encontrarse con su amigo. Desde que pasan uno junto al otro,
                            comienzan a frenar hasta llegar al reposo. El auto frena con una desace-
                            leración de 5 m/s2 y la bicicleta a 1 m/s2. Calcula:

                            a) ¿En cuánto tiempo logran encontrarse?  t = 2 560 s

                            b) ¿Qué distancia total recorre cada uno?  x = 25 600 m


                        6   Dos móviles, desde un mismo sitio, parten del reposo y se movilizan en línea recta durante 15 minu-
                            tos. El primero tiene una aceleración de 0,85 m/s² y el segundo, de 2,1 m/s². Calcula la distancia a la
                            que se encuentra el primer móvil con respecto al segundo.
                            La distancia que los separa es de 850 500 – 344 250 = 506 250 m
              88





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   88                                                                         21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   88]]></page><page Index="91"><![CDATA[7    Un móvil parte del reposo y avanza con movimiento rectilíneo uniformemente variado. A los 250 m

                        alcanza una velocidad de (4,3i + 3,2j) m/s. Calcula:

                        a) La aceleración                a = 0,043 m/s 2
                        b) La velocidad y la rapidez media  V  = (2,15 i + 1,6 j) m/s                 V  = 2,33 m/s
                                                                           m
                                                          m
                        c) El tiempo transcurrido        t = 108,37 s

                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   8    Un móvil marcha con una velocidad de 40 m/s y comienza a frenar con MRUV hasta detenerse

                        en 8 s. Calcula la aceleración y la distancia que recorre.
                        a = – 5 m/s 2   d = 160 m

                   9    Analiza y resuelve el siguiente problema.

                        Una partícula se mueve con una velocidad constante de 15 km/h. A partir de un determinado
                        momento t = 0 comienza a acelerar y 15 segundos después su velocidad es de 50 km/h. ¿Cuál es su
                        aceleración a partir de t = 0?
                        a = 0,64 m/s 2

                   10   Un móvil se desplaza con velocidad inicial desconocida. A partir de t = 0 comienza a acelerar a

                        1,5 m/s . Luego de 10 segundos se desplaza a 100 km/h. Determina la velocidad inicial.
                              2
                        v = 12,78  m/s

                   11   Resuelve el problema:
                        Un tren viaja a una velocidad constante de 70 km/h y pasa una señal en rojo. A 60 metros de pasar
                        esta señal comienza a reducir su velocidad a razón de 2 m/s . 2

                        ¿A qué distancia de la señal se detiene por completo?
                        ¿Cuánto tarda en hacerlo a partir del momento en el que pasa la señal?
                        d = 154,48 m    t = 12,81 s

                   12                                                                   Diversidad
                        Trabajo colaborativo
                        En grupos de tres compañeros comenten sobre las estrategias     funcional en el aula
                        planteadas por cada uno para solucionar problemas y resuelvan:
                                                                                   Sin importar las diferencias
                        Un trolebús que inicia su recorrido parte del reposo y avanza   o similitudes que podamos
                        con una aceleración de 0,82 m/s2 durante 1 minuto. A conti-  tener unos con otros, es funda-
                        nuación, avanza con velocidad constante por 5 minutos más   mental facilitar la inclusión
                        hasta alcanzar la siguiente parada, en donde frena con una    social y evitar el aislamiento.
                        desaceleración de 1,2 m/s2.

                        Calculen:

                        a) La distancia total recorrida por el trolebús.  d = 17 244,6 m
                        b) El tiempo total de movimiento.          t = 401 s


                                                                                                                     89





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   89                                                                         21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   89]]></page><page Index="92"><![CDATA[Saberes previos         Análisis de la velocidad

                               ¿Cuándo varía la
                         velocidad en un transcurso de   instantánea
                         tiempo?
                         ¿Para qué se usa la velocidad
                         media?



                              Desequilibrio cognitivo

                              ¿Qué es un instante?
                         ¿Cuánto tiempo dura?



                               Glosario

                              instante. En física corres-
                         ponde a un intervalo de tiempo                                                            Shutterstock, 260869829
                         que tiende a cero.


                                                       En una carrera atlética o en una de caballos, la información que nece-
                                                       sitamos conocer es la velocidad media, ya que será el ganador quien
                                                       haya recorrido la misma distancia en el menor tiempo. Hay ocasio-
                         y                             nes, sin embargo, en que es importante conocer la velocidad en un
                                             t   V m
                                                 t     instante específico, por ejemplo, cuando vamos en la autopista y no
                                t
                                                       queremos sobrepasar los límites de velocidad para evitar una sanción.
                                  r
                            r                          Es importante conocer la velocidad a la que se encuentra nuestro
                                                       móvil en cada instante del camino.
                         0                       x
                                                       Analíticamente, la velocidad media es el cambio de posición en un
                          Figura 3.8.                  intervalo de tiempo: v  = ∆r/ ∆t
                        La dirección de velocidad media                   m
                        entre un tiempo t  y t
                                      o   1            Como se observa en la Figura 3.8., un móvil pasa de una posición
                                                       r  a una posición r  en un intervalo de tiempo ∆t. La recta secante
                                                        1
                                                                       2
                                                       que pasa por ambas posiciones es la dirección de la velocidad media

                          y                     V      ( ) del móvil.
                                                        v
                                            t   V m      m
                                                t
                                t                      Para entender la velocidad instantánea en un tiempo t, como mues-
                             r    r                    tra la Figura 3.9., lo que se requiere es hacer el intervalo de tiempo
                                                       cada vez más pequeño, de tal manera que la recta secante llegue a
                          0                      x     convertirse en una recta tangente a la trayectoria, llegando a un ∆t
                          Figura 3.9.                  que tienda a ser 0. En ese momento se dice que el punto que toca
                        Dirección de la velocidad instantá-  la recta tangente con la trayectoria es el instante en el que se puede
                        nea en un tiempo t             verificar la velocidad instantánea del móvil.





                        CN.F.5.1.9. Construir, a partir del gráfico posición versus tiempo, el vector velocidad instantánea evaluado en el instante inicial, considerando los vectores, posiciones y des-
                        plazamiento para dos instantes diferentes, inicial y final, haciendo que el instante final se aproxime al inicial tanto como se desee (pero que nunca sean iguales), y reconocer
                        que la dirección del vector velocidad instantánea se encuentra en la dirección de la línea tangente a la trayectoria en el instante inicial.

              90





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   90                                                                         21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   90]]></page><page Index="93"><![CDATA[Aunque este concepto abarque temas de cálculo que no vamos a
                    tratar (por ejemplo, las derivadas), es importante comprender cómo   x (m)
                    funciona.                                                      11
                                                                                   10
                    Las velocidades media e instantánea son vectores.               9
                                                                                    8
                                                                                    7
                    La rapidez es la distancia recorrida en un tiempo. La rapidez instan-  6
                    tánea indica qué tan rápido se mueve un objeto en un determinado   5 4
                    instante. La velocidad instantánea mide la rapidez y la dirección del   3
                    movimiento.                                                     2
                                                                                    1
                                                                                    0      1     2     3
                    Ejemplo                                                                               t (s)
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                                                    Figura 3.10.  Gráfica de la ecuación
                    Una partícula tiene un movimiento, según la siguiente ecuación:  x = 2t + 5
                    x = 2t + 5, siendo x[m]; t[s]  Figura3. 10.


                    1. Determina la velocidad media.                                    Competencia
                                                                                        matemática
                    2. Determina la velocidad instantánea a los 18 s.
                    3. Grafica la ecuación.                                             Signos de la velocidad
                                                                                   La velocidad instantánea es
                    Si se compara con la ecuación de la posición en un movimiento ace-  positiva o negativa de acuer-
                    lerado, se tiene:                                              do con el punto de referencia
                                             1                                     desde donde se observe. Así
                                                2
                                          x =  at +v t.
                                             2     0                               que nosotros somos quienes
                                                                                   determinamos o decidimos
                                         x =    0    +   2t + 5                    hacia dónde tiende la velocidad
                                                                                   (si es positiva o negativa).
                    x = 5 m (cuando t = 0).
                                      m
                    vt = t 2.   v  =2   .
                     0
                                 0
                                       s
                    1  2
                      t a  = 0
                    2
                      = 0.
                    La ecuación dada pertenece a una línea recta; por lo tanto, es una
                    ecuación lineal y corresponde a un movimiento rectilíneo uniforme
                    (MRU).                                                                                    Shutterstock, 422329210


                    1.  Para determinar la velocidad media, se parte de la comparación
                       vt y2 t.Entonces,s,                                         Analiza si la siguiente afirma-
                                 o
                                   ce
                                  n
                              E
                               nt
                        0
                             m                                                     ción es verdadera o falsa:
                       v 0  =2  .                                                  “un observador determina que
                             s
                                                                                   la velocidad del nadador es
                                                                                   positiva cuando va, y que es
                    2.  La velocidad instantánea es la misma que la velocidad media,   negativa cuando esté de regreso
                      debido a que es un MRU.                                      al punto de partida”.







                                                                                                                     A 91





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   91
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   91                                                                         21/1/25   11:48]]></page><page Index="94"><![CDATA[Evaluación formativa

                                                       Ejemplo

                        x (m)                          El movimiento de una partícula está dado por la ecuación:
                                                       x =  t 5 − + , siendo x[m]; t [s] (Figura 3.11.)
                                                            2
                                                                  2
                                                               t 3
                         40
                            38                         Determina:
                         30
                                                           1.  La aceleración
                         20               v
                        16                                 2.  La rapidez instantánea a los 6 s
                         10                                3.  La ecuación de la rapidez en función del tiempo
                         4
                        2
                          0      1     2     3 t (s)   Al comparar las ecuaciones:
                                                                                     2
                                                                               x =  1 at + vt
                                                                                        0
                          Figura 3.11.                                            2
                        Gráfica de la ecuación x = 5t  – 3t + 2
                                         2
                                                                                 2
                                                                            x =  t 5 −  t 3 +  2
                              t             x
                                                                                  (
                                                                             x = 2cuando t = 0)
                              0             2
                                                                                  x =∆ r
                              1             4
                              2            16                                   ∆=   x − x
                                                                                  r
                              3            38          Entonces:                         0
                          Tabla 1                                             1
                                                                         1. Si    orresponde a5 ,

                              Competencia                                     2
                              matemática                                      1
                                                                                a=⇒ =⋅
                                                                                  5
                                                                                         5 2.
                                                                                      a
                              ¿Qué es despejar una                             2
                         ecuación?                                              a= 10  ms 2
                                                                                       /
                         Despejar es un proceso que
                         consiste en modificar una                       2. Si v t corresponde a–3t,
                                                                              o
                         ecuación hasta que la variable o                       v = –3 m.
                                                                                 o
                         incógnita que se necesite quede
                         aislada en uno de los miembros                   a=  v − v 0  ⇒ v =  at v .
                                                                              f
                                                                                           +
                         de la igualdad.                                       t      f       0
                                                                                  m        m
                                                                                     6
                                                                            v  =10  ⋅ s −3  .
                                                                             f
                                                                                   s  m  m s
                       Shutterstock, 1932344705                               v f  = 60  s  −3 .  s
                                                                                       m
                                                                                  =57
                                                                                v
                                                                                 f
                                                                                       s
                                                                             3. Si  v = at + v
                                                                                   f      0
                              Competencia              y se reemplazan los valores hallados, para tener la ecuación de la
                              socioemocional
                                                       velocidad:
                              Los temas de esta unidad                         v  = 10  +  ) 3  m
                                                                                  ( t
                         puedes aplicarlos cuando                               f         s
                         conduzcas un vehículo. En este
                         sentido, ¿piensas que la física te
                         puede ayudar a ser un chofer
                         responsable?


              92





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   92                                                                         21/1/25   11:48
                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   92]]></page><page Index="95"><![CDATA[Evaluación formativa




                         I.CN.F.5.2.1

                   1    Un avión realiza un movimiento que sigue la siguiente ecuación: x = t  – 15t – 18. Determina:
                                                                                  2

                        a) La posición del avión a los 6 s.
                        b) La velocidad media entre 0 y 5 s.  x = −72 m
                                                         f
                        c) Cuánto sería la aceleración del avión (explica la respuesta). V  = −10 m/s
                                                                              m
                        d) Cuánto sería la velocidad instantánea del avión a los 10 s (explica la respuesta). a = 2 m/s 2
                        Grafica en tu cuaderno cómo sería el desplazamiento del avión.  V = 5 m/s
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                                                  f
                   2    El movimiento de una partícula está dado por la siguiente ecuación: x = 3t  + 8t – 6.
                                                                                       2
                        Determina:

                        a) La aceleración. a = 2 m/s 2                             Gráfico de posición   Gráfico de la velocidad
                                                                                   en función       en función
                                                                                   del tiempo  25   del tiempo 50
                        b) La velocidad instantánea a los 13 s. V = 86 m/s                20               40
                                                          f
                                                                                          15               30  V = 8+6t
                                                                                2
                        c) La ecuación de la velocidad en función del tiempo. V = 8 m/s + 6 m/s  ∙ t  10   20
                                                                       f
                                                                                          5                10
                        Esboza en tu cuaderno el gráfico de posición en función del tiempo.
                                                                                         –5  1 2           –5  1 2
                        Elabora en tu cuaderno el gráfico de la velocidad en función del tiempo.
                   3                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Una mariposa se mueve de acuerdo con
                        la ecuación: x = 5t  – 8t + 11, donde x[m] y t[s].     Shutterstock, 1038710884   Todas las personas, sin importar
                                       2
                                                                                   lo similares o diferentes que
                        En grupos de dos, a partir de la ecuación del movimiento de la   sean a nosotros, merecen
                        mariposa, determinen:                                      respeto.

                        a) La velocidad instantánea a los 9 s.  v = 802 m/s

                        b) La ecuación de la velocidad en función del tiempo.  V = (–8 + 10t) m/s
                                                                        f
                        c) La aceleración.  a = 10 m/s 2
                        Realicen en un papelote el gráfico de la velocidad en función del tiempo.



                   4    Una partícula se desplaza a lo largo de una línea recta con la siguiente ley de movimiento:

                                    2
                        x(t) = –t  + 2t  + 6t – 10
                               3
                        Si todas las unidades están en el Sistema Internacional, encuentra:
                        a) La velocidad media en el intervalo comprendido entre t = 0 s y t = 3 s.  v  = 0
                                                                                       m
                        b) La rapidez media en el intervalo comprendido entre t = 0 s y t = 3 s.  v   = 6,7 m/s
                                                                                       m


                   5    Consideremos el movimiento de una partícula en la que la posición es x(t) = 3t − 3t   m.
                                                                                               2
                        ¿Cuál es la velocidad instantánea en t = 0,25 s, t = 0,50 s  y  t = 1,0 s?

                        t  = 1,50 m/s      t  = 0 m/s          t  = 3 m/s
                        0,25                0,50               1
                                                                                                                     93




                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   93
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   93                                                                         21/1/25   11:48]]></page><page Index="96"><![CDATA[Saberes previos         La gravedad universal

                              ¿Qué científicos estudia-
                         ron el fenómeno de la gravedad
                         universal?


                              Desequilibrio cognitivo

                              “La gravedad cero es una
                         ilusión de la mente”.
                                     (Albert Einstein)

                         ¿En qué casos podríamos lograr                                                            Shutterstock, 474634162
                         una gravedad igual a cero?


                                                       La gravedad es la madre del cosmos; gracias a ella nos mantenemos
                             Competencia digital       girando alrededor del Sol y permanecemos unidos a la Tierra.

                              En el siguiente enlace
                         puedes reforzar tu aprendizaje   La gravedad es una fuerza tan dócil que nos permite, día a día, ejercer
                         sobre la gravedad:            nuestra vida, pero a la vez es tan poderosa que sin ella la Tierra esta-
                                                       llaría y se desataría el caos en el Universo.
                         lynk.ec/11f12

                                                       Ya desde la antigua Grecia, 300 años a. C., el filósofo Aristóteles había
                                                       formulado una teoría sobre la gravedad, un fenómeno simple a la
                                                       vista pero complejo de explicar. Aristóteles partió de la afirmación de
                                                       que el cosmos estaba compuesto de cuatro elementos (tierra, agua,
                                                       aire y fuego) que se mantenían en perfecto orden. Así, la tierra se en-
                                                       contraba en la parte inferior, el agua la cubría, el aire estaba por enci-
                                                       ma de las dos anteriores, y el fuego, sobre todas ellas. Aristóteles decía,
                                                       refiriéndose al fenómeno de la gravedad, que todo objeto, según el
                                                       elemento que lo compusiera, volvía siempre a su nivel de origen; es
                                                       decir, si se arrojaba una piedra, esta volvía al centro del Universo (a la
                                                       Tierra) donde pertenecía. Asímismo, si se lanzaba un leño con fuego,
                              Interdisciplinariedad    el leño volvería a la tierra, pero el fuego subiría al cielo.

                              Física y Geografía       Esta teoría fue acogida por la humanidad por casi dos mil años, hasta la

                         ¿Dónde es mayor el valor de la   llegada del astrónomo polaco Nicolás Copérnico, en el siglo XVI. Él pro-
                         gravedad: en la línea ecuatorial   puso una nueva teoría que negaba la teoría geocéntrica (la Tierra como
                         o en el Polo Norte?           centro del Universo). Así, la antigua teoría de la gravedad perdió sustento.
                         Si nuestro planeta fuera esférico,
                         la gravedad sería igual en cual-  Las preguntas obvias que persistieron eran: ¿cómo permanecen los
                         quier punto de su superficie. En   objetos sobre la Tierra?, y si gira, ¿por qué no salen disparados?; ¿cómo
                         el Polo Norte es algo mayor tu   gira la Tierra alrededor del Sol sin que haya una fuerza que la empu-
                         peso que en la línea ecuatorial,   je? El astrónomo italiano Galileo Galilei (1564-1642) contestó estas
                         porque en los polos, la fuerza   preguntas y determinó lo siguiente: todos los objetos caen al mismo
                         centrífuga es menor que en el   tiempo, sin importar masa, tamaño o forma. La afirmación de que
                         ecuador.                      los objetos caen a velocidad constante fue negada, y aclaró que caen
                                                       con aceleración constante cuando se lanzan desde una misma altura.

                        CN.F.5.1.25. Explicar que la intensidad del campo gravitatorio de un planeta determina la fuerza del peso de un objeto de masa (m), para establecer que el peso puede
                        variar pero la masa es la misma.
                        CN.F.5.4.2. Establecer la ley de gravitación universal de Newton y su explicación del sistema Copernicano y de las leyes de Kepler, para comprender el aporte de la misión
                        geodésica francesa en Ecuador, con el apoyo profesional de Pedro Vicente Maldonado en la confirmación de la ley de gravitación, identificando el problema de acción a
                        distancia que plantea la ley de gravitación newtoniana y su explicación a través del concepto de campo gravitacional.
              94





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   94
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   94                                                                         21/1/25   11:48]]></page><page Index="97"><![CDATA[También afirmó que los planetas se mantenían girando alrededor del   Interdisciplinariedad
                    Sol por inercia y que en algún momento fueron puestos en movi-
                    miento circular, el cual durará por siempre. El científico alemán Kepler   Física e Historia
                    (1571-1630), ya había determinado que las órbitas de los planetas
                    eran elípticas. Para Galileo, los objetos no salen volando del planeta
                    debido a que no consiguen alcanzar una velocidad que supere la de
                    la rotación de la Tierra.

                    Kepler realizó muchos estudios sobre el movimiento de los planetas;
                    descubrió que los que estaban más alejados del Sol se movían más
                    lentamente. Supuso así que una fuerza inversamente proporcional a
                    la distancia estaba implicada en la gravedad. Galileo y Kepler destro-
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    zaron la teoría aristotélica.

                    En 1687 apareció el físico inglés Newton, quien, habiendo estudiado                       Shutterstock, 81842386
                    profundamente las matemáticas (el cálculo integral), formuló las le-
                    yes del movimiento, sobre el hecho de observar una manzana cayen-   Isaac Newton
                    do de un árbol. Realizó un análisis pensando en una bala de cañón   Isaac Newton vivió entre 1642 y
                    que es disparada desde el punto más alto de la Tierra hacia el cielo   1727 en Inglaterra. Fue filósofo,
                    con un ángulo determinado. La bala caía sobre la Tierra. Si era lanzada   teólogo, inventor, alquimista,
                    con una mayor velocidad, caía más allá sobre la Tierra. Pero si era lan-  matemático y físico. Nos dejó
                    zada con una velocidad superior a los 40 226 km/h, la bala entraría en   su gran obra Principia, en la que
                    órbita. Newton sostuvo que la gravedad es una fuerza instantánea y   escribió las tres leyes funda-
                                                                                   mentales del movimiento y
                    formuló la siguiente ley: “la fuerza de atracción que experimentan dos   dedujo la cuarta ley o la ley de
                    cuerpos dotados de masa es directamente proporcional al producto   la gravitación universal.
                    de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
                    que los separa”.

                    La primera Misión Geodésica francesa llegó a la Real Audiencia de
                    Quito en el año 1975. Midió un ángulo de meridiano para demostrar
                    que el planeta es achatado en los polos y ensanchado en su parte
                    ecuatorial. Los franceses fueron recibidos por las familias más pu-
                    dientes, entre ellas, la familia Maldonado, de la cual el gobernador de                   Shutterstock, 362645255
                    Esmeraldas, Pedro Vicente Maldonado, era miembro. Pedro Vicente
                    Maldonado apoyó la Misión Geodésica, y se involucró con los france-
                    ses, de quienes aprendió el idioma y trabajó con Charles Marie de La
                                                                                    Por la cercanía de Mercurio al Sol en
                    Condamine. Este último le enseñó la profesión de geógrafo. De esta   donde es más notoria la curvatura del espa-
                    manera se involucró y colaboró en análisis y cálculos. Fue nombrado   cio-tiempo, la ley de gravitación universal
                    miembro de la misión. Una vez terminado el trabajo, viajó a Fran-  de Newton no se cumple.
                    cia, donde recibió los honores de la Misión Geodésica. Con la Misión
                    Geodésica quedó demostrada la ley de gravitación universal.         Interdisciplinariedad

                                                                                       Física e  Historia
                    Gracias a la ecuación de la gravitación universal, muchos científicos
                    explicaron el movimiento de los planetas, sus órbitas, la rotación de   La Misión Geodésica Francesa
                    las galaxias, la dinámica de las mareas y otros fenómenos, pero New-  que vino a Ecuador a fines del
                                                                                   siglo XVIII marcó el nombre
                    ton nunca supo explicar ni demostrar la existencia de tal fuerza. La   de nuestro país, cuando en
                    ciencia exige precisión, y la ley de la gravitación universal debe ajus-  sus cartas conocidas a nivel
                    tarse a todos los casos, aunque en el sistema solar hay una excepción:   mundial se referían a "las tierras
                    el planeta Mercurio.                                           del ecuador".



                                                                                                                     A 95





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   95                                                                         21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   95]]></page><page Index="98"><![CDATA[Evaluación formativa


                              Interdisciplinariedad    Años después, el científico alemán Albert Einstein (1879-1955) formuló
                                                       una nueva teoría, llamada teoría general de la relatividad, en la que ex-
                              Física e Historia        plica el comportamiento de los astros y, por ende, de la gravedad.
                         Albert Einstein               Einstein desarmó la teoría de Newton al decir que la gravedad no es
                         (Alemania, 1879-1955)
                                                       una fuerza que aparece con la masa de los cuerpos, sino que la masa
                         Científico alemán que se dedicó   de los cuerpos que se encuentran en el espacio deforman el espa-
                         a la física después de haber   cio-tiempo y esta deformación es la que los atrae entre sí, siendo este
                         trabajado revisando patentes.   espacio-tiempo, una suerte de malla tridimensional que se deforma
                         Einstein desarrolló la teoría de la   con la presencia de un cuerpo.
                         relatividad especial y posterior-
                         mente, la teoría de la relatividad   El 11 de febrero de 2016 se comprobó la existencia de las ondas gra-
                         general. En ella describió un
                         nuevo concepto de gravedad    vitacionales (las que Einstein predijo hace más de 100 años), gracias
                         que está siendo confirmado.   a la creación de unas estaciones altamente sensibles. Dichas estacio-
                         Obtuvo el Nobel de Física por   nes, en septiembre de 2015, detectaron por primera vez las ondas
                         su contribución sobre         gravitacionales que funcionan de forma similar a las cargas de ondas
                         el efecto fotoeléctrico.      electromagnéticas y se mueven a la velocidad de la luz.

                                                       «Las ondas gravitacionales cambiarán la percepción que tenemos del
                                                       Universo, incluso la de nuestra existencia» (Albert Einstein).
                                                    Shutterstock, 1314857807  Todo cuerpo genera ondas gravitacionales. Por ejemplo, el planeta

                                                       Tierra, al girar alrededor del Sol, origina estas ondas y produce diferen-
                                                       cias de potencial muy bajos, que no son detectables por instrumen-
                                                       tos. Las ondas halladas se pudieron detectar debido a la gran energía
                                                       que las formó. Se generaron hace miles de millones de años por la
                                                       unión de dos agujeros negros que, al chocarse entre sí, crearon ondas
                                                       muy poderosas que viajan por el cosmos, chocando contra nuestro
                                                       planeta, mientras transcurre el tiempo (desde los primeros indicios
                                                       de vida hasta llegar a nuestros tiempos, en que los astrónomos de-
                                                       bieron crear dos estaciones altamente sensibles para cazar las ondas).
                       Shutterstock, 134524142         Estas ondas gravitacionales, recién descubiertas, nos permitirán de-


                                                       terminar lo que ocurre en el espacio; nos darán información muy cer-

                          La curvatura del espacio tiempo generado   cana a lo que fue el Big Bang; y nos mostrarán el Universo con otro
                                                       lente. Este gran descubrimiento es como haber despertado un nuevo
                        por la Tierra
                                                       sentido a través del cual se puede observar el Universo.
                              Interculturalidad


                              La primera actividad del
                         ser humano dentro de la física
                         fue mirar al cielo. Las grandes
                         civilizaciones de la Antigüedad
                         como los chinos, babilonios,
                         egipcios, estudiaron los astros
                         llegando incluso a predecir
                         eclipses pero no pudieron
                         explicar los movimientos
                         planetarios.                                                                              Shutterstock, 375622729
                         Indaga los aportes de los mayas
                         a la astronomía.
                                                         Representación de ondas gravitacionales

              96





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   96                                                                         21/1/25   11:48
                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   96]]></page><page Index="99"><![CDATA[Evaluación formativa




                        I.CN.F.5.17.1.

                   1    Dibuja en tu cuaderno una línea de tiempo que represente la evolución de la teoría de la gravedad

                        hasta nuestros días.
                        Respuesta abierta

                   2    Analiza y responde la pregunta. ¿Por qué razones los científicos estuvieron muy interesados en
                        descubrir cómo y por qué existe la gravedad?

                        Para muchos hombres e incluso para los grandes científicos, como Einstein, la gravedad era un enigma explicado de formas muy diversas. Sabían que la gravedad tan
                        normal en la vida cotidiana, también era un fenómeno absolutamente complejo y misterioso.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   3    Analiza y responde. ¿Qué idea tenías tú respecto de la gravedad, antes de leer sobre este tema?

                        Respuesta abierta

                   4    Analiza cada una de las afirmaciones luego escribe V si es verdadero o F si es falso.


                        a) Albert Einstein no solo predijo la existencia de las ondas gravitacionales, sino que también logró
                          su comprobación. Falso
                        b) Kepler formuló las leyes del movimiento para determinar el movimiento de los planetas. Falso

                        c) La teoría geocéntrica aceptaba a la Tierra como centro del universo. Verdadero
                        d) Aristóteles partió de la afirmación de que el cosmos estaba compuesto de cuatro elementos
                          (tierra, agua, aire y fuego) que se mantenían en perfecto orden. Verdadero

                        e) Con la Misión Geodésica Francesa quedó demostrada la ley de gravitación universal. Verdadero

                   5    Actividad investigativa                                        Competencia digital

                        ¿Qué científico descrito te impresionó más y por qué? Busca    Para encontrar infor-
                        en Internet la biografía ampliada y redacta un ensayo de una   mación en Internet existen
                        página.                                                    buscadores especializados en
                                                                                   ciencia como:
                                                                                   lynk.ec/11f13
                   6    Indaga sobre la teoría de la relatividad y escribe lo que entien-
                        des sobre ella. Trabaja en tu cuaderno.



                   7    Anota en tu cuaderno y explica en la clase cómo funciona la ley de la gravedad universal, según los

                        más avanzados descubrimientos de la ciencia.
                        Respuesta abierta
                                                                                        Diversidad
                   8                                                                    funcional en el aula
                        Trabajo colaborativo
                        Formen grupos de tres personas y con las teorías de la grave-  Todas las personas, sin importar
                        dad estudiadas a través de la historia, elaboren un mentefacto   lo similares o diferentes que
                        que se apoye en gráficos.                                  sean a nosotros, merecen respe-
                                                                                   to y consideración.


                                                                                                                     97





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   97
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   97                                                                         21/1/25   11:48]]></page><page Index="100"><![CDATA[Saberes previos         Caída libre

                              ¿Qué ocurre con la velo-
                         cidad cuando una partícula se
                         mueve con MRUV?



                              Desequilibrio cognitivo

                              Si todos los cuerpos caen
                         con la misma aceleración, ¿por
                         qué no caen a la vez una roca y
                         una pluma?
                                                                                                                   Shutterstock, 375622729



                              Interculturalidad

                              En el puente más alto del    Caída libre de paracaidistas
                         río Yaguachi (Guayas), muchos
                         niños y jóvenes clavadistas sal-  Cuando hablamos de caída libre nos referimos a la aceleración con la
                         tan en caída libre como forma   que todos los cuerpos caen a la Tierra, es decir, tratamos el tema de
                         de recreación de esos pueblos   la gravedad.
                         costeños.

                         ¿Existe algún lugar en tu provin-  Los cuerpos caen y en este proceso todos son movidos por el mismo
                         cia en donde la gente practi-  campo gravitacional, por lo que se sujetan a las mismas ecuaciones
                                                                                                 
                         que estos deportes extremos?   de la aceleración. De esta manera, la aceleración a es la aceleración
                         Comenta.
                                                       de la gravedad g . Si consideramos a  g como constante, tendríamos

                                                       entonces:               v f (  −   v 0)
                              Interdisciplinariedad    de la ecuación  (2)         a2 ()  =  ,
                                                                               t
                              Física y Deporte                 ( f  −v 0 )
                                                                  v
                         El paracaidismo es un deporte   sería     =g
                         que consiste en saltar desde               t
                         grandes alturas, caer con una
                         aceleración de la gravedad    De la ecuación     (4)  v f = v 0 +  a t ,

                         de 9,8m/s  y frenar la caída                   + gt
                                 2
                         libre utilizando un dispositivo   nos daría   v f  =v 0
                         llamado paracaídas, que se abre              1
                                                                          2
                         y gracias a la resistencia que el   De  (7)  r 7 ()  a∆= v t 0 +  t , en el caso de la caída libre, el desplazamiento
                         aire opone a su movimiento de   D           2
                                                        r  correspondería a la altura recorrida.
                         descenso, caer lentamente.
                                                       Entonces tendríamos la ecuación para la gravedad:
                                                                   1  
                                                       7 ()    v t 0 + 2  g t 2
                                                       (7)    h=
                       Shutterstock, 1887152605   Resistencia   La aceleración de la gravedad siempre es un dato que tenemos para


                                                       la resolución de los ejercicios:
                            del aire
                               Resistencia del aire
                                                       g = –9,8 m/s
                                                                  2
                        CN.F.5.1.26. Determinar que el lanzamiento vertical y la caída libre son casos concretos del movimiento unidimensional con aceleración constante (g), mediante ejemplifi-
                        caciones, y utilizar las ecuaciones del movimiento vertical en la solución de problemas.

              98





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   98                                                                         21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   98]]></page><page Index="101"><![CDATA[Para resolver problemas de caída libre, se deben considerar las velo-  Ejemplo resuelto
                    cidades de caída.
                                                                                       De un edificio en cons-
                     a)             b)             c)                              trucción, que mide 15 m, cae
                                                                                   un ladrillo. Una persona que se
                                                                                   encuentra abajo debe retirarse
                                                                                   para evitar que el ladrillo la
                                                            v  = 0    Altura       golpee. ¿Qué tiempo tiene la
                                                                     máxima        persona para moverse y evitar
                                                                     v
                                                    v                              el impacto?
                     v  ≠ 0         v  = 0

                                                                        v
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                      v               v            v
                                                                         v

                      v               v
                                                                                                       15 m
                     |v₀| < |v₁| < |v₂|  |v₀| < |v₁| < |v₂|  |v₁| > |v₂| >|v₃| < |v₄| < |v₅| < |v₆|




                    En el diagrama de la Figura 3.12. en (a), un objeto es lanzado hacia abajo
                    desde una altura determinada y la velocidad de inicio es diferente de cero.


                    En el diagrama (b), un cuerpo cae desde el reposo, en este caso, la
                    velocidad inicial es 0.                                          Figura 3.12.
                                                                                   Datos:
                    En el tercer caso (c), el objeto es lanzado hacia arriba, el cuerpo alcan-  − 9,8  m
                    za una altura máxima donde la velocidad es cero y después empieza   g =  s 2
                    a descender. Cuando el objeto consigue la misma altura de cuando
                    fue lanzado, la velocidad es la misma que la del lanzamiento, pero con   h = –15 m.
                                                                                   v = 0.
                    signo contrario.                                                o
                                                                                   t = ?
                    Considerando el plano cartesiano, la velocidad es negativa cuando el   Resolución
                    objeto desciende.                                              Para resolver el ejercicio, parti-
                                                                                   mos de la siguiente ecuación:
                                                                                             
                    La velocidad es positiva cuando el objeto sube y lo mismo sucede     h       + gt 2
                                                                                            1
                    con la altura.                                                    =v t 0  2
                                                                                   Reemplazamos los valores en la
                    Considerar que los signos hacia arriba, hacia la derecha o hacia ade-  ecuación:
                    lante son positivos (+), y contrariamente, a la izquierda, hacia abajo    1   m    2
                                                                                          0
                                                                                                     2  
                    o hacia atrás, son negativos por razones convencionales, pero para   − 15 m = + 2   − 9,8  s  t 
                    ponernos de acuerdo, seguimos usando los mismos parámetros. Es
                    por eso que se considera a la aceleración de la gravedad con un signo   Despejamos el tiempo:
                                                                                                 /
                    negativo, porque desde el punto de vista de la Tierra siempre es hacia   t =  2 ( ⋅− 15 ms)
                                                                                                /
                    abajo.                                                                − 9,8  ms
                                                                                   t = 1,74 s.
                    Recuerda que cuando salimos fuera de la acción gravitacional no hay
                    arriba o abajo. En ese caso, nuestras convenciones no son aplicables y
                    será el observador quien determine la dirección positiva.



                                                                                                                     A 99





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   99                                                                         21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   99]]></page><page Index="102"><![CDATA[Evaluación formativa

                                                       Ejemplo
                                                       Según se muestra en la Figura 3.13., un equipo de fútbol pierde la pe-
                                                       lota cuando un jugador la lanza al otro lado de un muro. Una persona
                                                       que se encuentra del otro lado intenta lanzar la pelota de vuelta. Para
                                                       esto, un jugador se ha subido ya al muro, ayudado de una escalera de
                               7 m
                                                       7 m, la cual llega a lo alto del muro y está en su base separada 3 m.
                                                       Calcula la velocidad inicial con que la persona debe lanzar la pelota
                       Archivo editorial  3m           para que el jugador que se encuentra sobre el muro la agarre.



                          Figura 3.13                  Resolución
                                                       Para calcular la altura de muro, tenemos en cuenta que la escalera for-
                                                       ma un triángulo rectángulo con el muro. Encontramos las incógnitas
                                                       mediante el teorema de Pitágoras.
                              Competencia
                              socioemocional           Cateto 1 = 3 m.
                                                       Hipotenusa = 7 m.
                               El trabajo en equipo es-                      2   2
                         timula las habilidades del grupo   Altura del muro:  c =  7 −3  =   c = 6,32 m.
                                                                       2
                                                                                       2
                         y de cada estudiante, aprovecha   Datos:
                         el conocimiento y la experiencia        2
                         de todos los integrantes, con el   g= -9,8 m/s .         h(escalera) = 6,32 m.       v  = 0           v  = ?
                                                                                                      o
                                                                                            f
                         fin de optimizar el aprendizaje.  Debido a que la pelota debe ser lanzada hacia arriba, entonces a la
                         ¿Sueles preferir trabajar en   velocidad inicial y a la altura las representaremos con signo positivo.
                         equipo para lograr mejores    En este problema, buscamos calcular la velocidad inicial, pero no con-
                         resultados?
                                                       tamos con el dato del tiempo. No hay una ecuación sola con la que se
                                                       resuelva el ejercicio, sin embargo, mediante un sistema de ecuaciones
                                                       podríamos resolverla:
                                                                 
                              Interculturalidad            ( −v 0 )
                                                              v f
                                                       a)   =ag)
                              Los pueblos incas tenían         t  1  
                         grandes conocimientos de      b)  =bh )  vt 0  + gt 2
                                                                 2
                         matemática, geometría y física,
                         por lo que alcanzaron logros   De la primera ecuación, despejamos el v  y lo reemplazamos en la
                                                                                          o
                         tecnológicos aplicados en la   segunda ecuación, considerando la v f  = 0 .
                         construcción de sus templos
                         y palacios, en los caminos,   a) Despejo v  en a):
                                                                 o
                         algunos de los cuales perduran        v = -g ∙ t
                                                          o
                         hasta la actualidad y, sobre   b) Sustituyo v  en b)
                                                                   o
                         todo, en la agricultura, con la   h (  g tt ) +  1  gt 2  h =− gt +  1  gt 2  1  2
                                                           =− ⋅⋅
                                                                                    2
                         construcción de canales de                   2                2         h =− 2  gt
                         irrigación.
                                                           Despejo t para hallar esta incógnita:
                                                                h 2
                                                          t =−  g
                        Shutterstock, 2086720498           Reemplazo los datos del enunciado:

                                                                (
                                                                     m)
                                                              −
                                                               26,32
                                                            t =  − 9,8  ms /  2  = 1,13  s
                         Investiga y realiza una expo-      Reemplazo datos en la ecuación obtenida en a):
                         sición sobre el sistema de cons-      v = -g ∙ t.
                         trucción que aún se observa en   o       m
                                                                                  /
                         la ciudadela de Machu Picchu    v 0  =−9,8  s 2  ⋅1,13  s =−11,12  m s
                         en Perú.
                                                       La velocidad con que debe ser lanzada la pelota es de 11,12 m/s.

             100





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   100                                                                        21/1/25   11:48
                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   100]]></page><page Index="103"><![CDATA[Evaluación formativa




                        I.CN.F.5.5.1.

                   1    Una pelota de básquet es lanzada por una jugadora que se encuentra bajo el

                        aro. Si la pelota es lanzada con una velocidad de 15 m/s, calcula:
                                                                                                              Shutterstock, 195961748
                        a) El tiempo que sube la pelota hasta encontrar la v  = 0. t = 1,53 s
                                                                   f
                        b) La altura que sube la pelota. h = 6,89 m

                        c) La velocidad con la que llega al suelo, si la jugadora mide 1,80 m. V  = 16,13 m/s
                                                                                  f
                        d) El tiempo en que se demora la pelota desde que la lanza la jugadora hasta que llega al suelo.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción

                   2    Un globo sube con una velocidad de 18 m/s. En el instante en que está a 200 m, deja caer una bolsa

                        de arena. Calcula el tiempo que tarda en llegar la bolsa al suelo.
                        t = 8,48 s

                   3    Un cuerpo se deja caer desde un edificio. Calcula:


                        a) ¿Cuál será la velocidad final cuando llegue al suelo a los 10 segundos? v  = 98 m/s
                                                                                      f
                        b) ¿Cuál es la altura del edificio?  h = 490 m



                   4    Se deja caer una pelota de básquetbol desde una altura de 90 metros. Determina:

                        a) El tiempo que demora en caer.  t  = 4,28 m/s

                        b) La velocidad con la que llega al suelo.  v  = 41,90 m
                                                             f

                   5    Analiza y resuelve.


                        a) ¿Con qué velocidad inicial se debe disparar una flecha verticalmente hacia arriba para que alcan-
                          ce una altura de 110 metros en 5,4 segundos?  v  = 162,97 m/s

                        b) En otro planeta, un objeto se arroja y tarda 20 segundos en llegar al piso con una velocidad de
                          4 m/s. ¿Cuál es la aceleración de la gravedad en ese planeta?  g  = 0,2 m/s 2


                   6
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        En grupos de cuatro personas, resuelvan el siguiente ejercicio.  funcional en el aula
                        Suban al segundo piso de una casa o de una infraestructura,
                        y desde ahí:                                               ¿Sabías que el mayor problema
                                                                                   que enfrentan las personas con
                        a) Midan la altura con una cinta métrica desde el suelo hasta   discapacidad no son las dificul-
                          un punto determinado. Desde este punto dejen caer un     tades físicas o mentales, sino los
                          objeto (por ejemplo, una pelota).                        obstáculos y prejuicios que les
                                                                                   impone la sociedad?
                        b) Midan el tiempo de caída con un cronómetro.
                        c) Calculen la velocidad final.
                        d) Comparen los tiempos de caída mediante las ecuaciones.

                                                                                                                    101





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   101
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   101                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="104"><![CDATA[Saberes previos         Aplicaciones del movimiento

                                                       acelerado
                              ¿Qué es la aceleración?

                              Desequilibrio cognitivo
                                                       A diario debemos determinar velocidades,  aceleraciones y distancias
                              ¿Para qué es útil conocer   recorridas, ya sea para saber cómo vamos en una autopista, o cuáles
                         la magnitud y dirección de la   serán los tiempos de llegada de un sitio a otro. Estos datos también
                         velocidad instantánea?        sirven en investigaciones científicas. Por ejemplo, es necesario saber la
                                                       aceleración que un cohete requiere para colocarlo fuera de la acción

                               Glosario                del campo gravitacional de la Tierra o para ubicar un satélite en órbita.
                              velocidad de escape. Es la   Ejemplo
                         rapidez necesaria para salir de la   ¿Qué aceleración requiere un cohete para alcanzar una velocidad de
                         acción del campo gravitacional.  escape de 40 226 km/h, si el tiempo es de 40 s?

                                                       Calcula la altura a partir de la superficie de la Tierra para alcanzar la
                                                       velocidad de escape.

                                                       Primero, calculamos la aceleración:
                                                           v − v
                                                        a=  f   0
                                                             t
                                                       Datos:    km
                       Shutterstock, 540775171         t=40 s.    h
                                                        v
                                                          = 40,226
                                                         f
                                                       Transformamos vf a m/s:

                        Satélite orbitando el planeta Tierra      km   1  h  1 000  m
                                                        v  = 40,226  ⋅      ⋅
                                                         f
                                                                  h   3 600  s  1 km
                                                                   m
                                                       v f  =11 173,88
                                                                   s
                                                       Reemplazamos en la ecuación de la aceleración:
                                                                                                 0
                                                                               11 173,88  m − v 0
                                                                            a=          s    ,
                                                                                    40  s
                                                                                = 279,35 m/s²
                                                       Calculamos la altura con la fórmula:
                                                                                       0
                                                                               x = v t+  1 2  at 2
                                                                                  0
                       Shutterstock, 344987054                            x =  1    279,35  m   (   40 s , ) 2

                                                                                      2  
                                                                              2
                                                                                     s 
                        Cohete saliendo del campo gravitacional             x = 139,67 m ⋅ 1 600 s²,
                                                                                     2
                                                                                    s
                                                                                       ∙
                        de la Tierra a una velocidad de escape de
                        40 226 km/h                                           x = 223 472 m
                        CN.F.5.1.10. Determinar la aceleración promedio de un objeto entre dos instantes diferentes, uno inicial y otro final, considerando el vector desplazamiento y el intervalo
                        de tiempo implicado; reconocer e inferir que este vector tiene la dirección de la línea secante a la trayectoria; deducir gráficamente la trayectoria en dos dimensiones de un
                        objeto. En cada instante se pueden ubicar sus vectores: posición, velocidad y aceleración.
             102





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   102
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   102                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="105"><![CDATA[Ejemplo
                    Desde el trigésimo piso de un edificio en llamas, un hombre se lanza
                    para salvar su vida. Un equipo de bomberos que corre a velocidad
                    constante y lleva una colchoneta para atraparlo, se halla a 20 metros
                    de la base del edificio. ¿A qué velocidad deben correr los bomberos
                    para alcanzar al hombre si cada piso mide 3 metros?

                    Datos
                    h = -30 m ∙ 3 = 90 m (trigésimo piso ∙ 3 m de h).
                    g = -9,8 m/s².
                    v  = 0                                                                         h
                     o
                    v = ?
                     f
                    t = ?
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    Resolución                                                                 20 m
                    Primero determinamos el tiempo de caída del hombre con la siguien-
                    te ecuación:                                                    Figura 3.14.
                           1
                    h  =v t + gt 2
                        0
                           2
                    Se despeja t:                                                      Competencia digital
                          hv
                           − t
                     t = 2    0                                                        Para profundizar en el
                            g
                                                                                   tema de movimiento acelerado
                                −
                          − 90  m 0                                                visita el enlace: lynk.ec/11f14
                    t =  2         =  4,28  s
                          − 9,8  ms 2
                                /
                    Para conocer la velocidad de los bomberos con MRU, se usamos la
                    ecuación:
                       d                              20  m
                    v =   , y reemplazamos los valores,  =  v  =  4,67  ms 2
                                                                  /
                       t                              4,28  s
                    La velocidad a la que deben correr los bomberos para salvar al hom-
                    bre es de 4,67 m/s².

                    Ejemplo
                    Un auto de Fórmula 1 duplica su velocidad a los 500 m en 9 s. Halla
                    su aceleración.

                    Datos         Resolución                                                                  Shutterstock, 272434700
                    v  = x m/s    Partimos de la siguiente ecuación:
                     o
                    v  = 2x m/s       v − v 0
                                       f
                     f
                    d = 500 m      a=    t
                    t = 9 s       Reemplazamos los datos:                          500  m = 9 x m+  9 x mx = 37,03
                      = ?               x 2 (  − x)  ms/    xm s/                               2
                                   a=               a=
                                          9  s           9  s                     Reemplazamos el valor de x en
                                  Para hallar x, usamos la siguiente ecuación:    la primera ecuación y hallamos
                                                                                  la aceleración:
                                          1
                                   d= v t+  at 2                                      ( (    −  37,03 ) )
                                                                                      237,03) (
                                       0
                                          2                                        a=                 ms/
                                  Reemplazamos la aceleración en función de x y ha-           9  s
                                  llamos x:                                          ( 37,03)   ms
                                                                                             /
                                                                                                             2
                                                                                                           /
                                                   m                              a=           ⇒ a=  37,03  ms .
                                                 x                                       9  s
                                        m      1
                                   d =  x  9 ⋅  s +⋅  s  9 ( ⋅  s) 2
                                        s      29  s
                                                                                                                     A 103

                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   103                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   103]]></page><page Index="106"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1.

                        1   ¿Cuál es la diferencia entre velocidad y aceleración?

                            La velocidad es el vector que define el cambio de posición de un cuerpo en un tiempo determinado mientras que la aceleración es la variación de
                            la velocidad en un tiempo determinado.
                        2   ¿Cuál es la aceleración promedio de un auto en la ciudad, desde que arranca hasta que toma pista

                            en 5 minutos? La velocidad máxima permitida en la ciudad es de 50 km/h.
                            a = 0,046 m/s 2

                        3   El tren de Ecuador parte de Chimbacalle hacia el Boliche. Se desplaza a una velocidad constante de
                            55 km/h. Si 50 s antes, el conductor se percata de que por los rieles del tren cruza ganado: ¿con qué
                            aceleración deberá frenar el conductor para no matar a ningún animal?
                            a = −0,31 m/s 2


                        4   Una camioneta que viaja con ¼ de tonelada de escombros en su balde parte de una construcción y
                            se dirige hacia una escombrera ubicada a 7,5 km.

                            a) ¿Cuánto podrá acelerar para llegar al destino en el menor tiempo posible, considerando que la
                              velocidad máxima permitida en la ciudad es de 50 km/h, y que no hay semáforos ni problemas
                              de congestión vehicular? a = 0,013 m/s 2A
                            b) Si alcanza los 100 km/h, ¿con qué aceleración viajó?  a = 0,051 m/s 2A



                        5   Considerando que la máxima velocidad que se puede alcanzar en hockey es de 30 km/h, ¿qué ace-
                            leración debe lograr Wayne Gretzky, jugador de hockey sobre hielo, si avanza con una velocidad de
                            10 m/s para alcanzar el puck (disco) y lanzarlo al gol 10 segundos antes de que termine el partido?
                            a = 0,833 m/s 2

                        6   Un auto viaja con una aceleración de 0,022 m/s en una autopista de alta velocidad. Si partió del

                            reposo y pasa por una cámara de fotomulta a los 15 minutos, determina: ¿a qué velocidad va el
                            auto?, ¿el sensor le tomará la foto por exceso de velocidad? Considera que la velocidad máxima en
                            la autopista es de 90 km/h.

                            v = 71,28 km/h   El sensor no le toma la foto por exceso de velocidad.
                        7   En una carrera de rally, Sébastien Loeb compite contra Tommi Mäkinen. El

                            primero, que conduce un McLaren rojo,  va a una velocidad de 185 km/h. El              Shutterstock, 2060065781
                            segundo, que conduce un Mitsubishi azul, va a una velocidad de 216 km/h.
                            Ambos alcanzan estas velocidades en un mismo instante. Sébastien se en-
                            cuentra a 1,85 millas de la meta y Tommi, a 2,37 millas.

                            a) ¿Qué aceleración debe tener cada uno para llegar a empates en 30 s?

                            b) ¿Qué aceleración debe lograr Sébastien para ganar a Tommi con 20 s de ventaja?
                            c) ¿Qué aceleración debe lograr Tommi para ganar a Sébastien con 20 s de ventaja?

                            d) ¿Quién ganará la carrera si cada uno aumenta la velocidad en 15 km/h?
                            a.  a = 4,47 m/s 2       b. y c.  a = 0,12 m/s 2  d.   Gana Sébastien Loeb
             104





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   104                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   104]]></page><page Index="107"><![CDATA[8    El conductor de un auto se encuentra buscando una farmacia en la vía. Cuando al fin encuentra una

                        abierta, comienza a disminuir la velocidad de 2 800 m/min a 12 m/s en 10 segundos.

                        a) ¿De cuánto será la desaceleración desde el momento en que el conductor encuentra la farmacia?
                                                                                                      a = 3,47 m/s 2
                        b) ¿A qué distancia de la farmacia el conductor frena el auto?  d = 293,2 m



                   9    Un proyectil se lanza verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 25 m/s. ¿Cuánto tiempo
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        tarda en llegar hacia su punto de velocidad máxima?
                        t  = 2,54 s

                   10   Un caballo de carreras, al salir de la compuerta, acelera desde el reposo hasta una velocidad de 15 m/s
                        hacia el oeste en 1,80 s. ¿Cuál es su aceleración media?

                        a  = – 8,33 m/s 2
                        m
                   11   Un avión, cuando toca pista, acciona todos los sistemas de frenado. Esto genera una desaceleración
                        de 20 m/s , por lo que necesita 100 m para detenerse. Calcula:
                                2
                        a) ¿Con qué velocidad toca pista?          v  = 63,25 m/s
                                                                    f
                        b) ¿Qué tiempo demoró en detenerse el avión?  t = 3,16 s

                        Problema-decisión
                   12
                        Actividad investigativa
                        Los científicos que estudian los autos de Fórmula 1 siempre                           Shutterstock, 1656776242
                        están en la búsqueda de materiales cada vez más livianos
                        para la carrocería, y así alcanzar altas velocidades.
                        ¿Cómo fusionarías tus conocimientos de física y de química
                        para proponer soluciones?

                        Respuesta abierta
                   13                                                                   Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Resuelvan el siguiente ejercicio en parejas:
                                                                                   Cada persona tiene capacida-
                        Una oficinista llega cinco minutos antes de la hora de entrada   des diferentes. En el momento
                        a la puerta del edificio donde trabaja. Inmediatamente sube al   de realizar actividades, lo
                        ascensor y solicita el piso deseado. Este parte con una acelera-  importante es saber escoger
                        ción de 0,5 m/seg hasta alcanzar la velocidad máxima de 15 m/  aquellas en las que se pueda
                                      2,
                        seg, y se detiene con una desaceleración igual a la aceleración de   participar o intervenir de mejor
                        partida. Determinen:                                       manera.

                        a) ¿La oficinista timbra a tiempo su hora de entrada?  t = 30 s

                        b) ¿Con cuántos segundos antes o después de la hora de ingreso timbra? timbra con 240 segundos antes.
                        c) ¿En qué piso trabaja la oficinista, si cada piso tiene una altura de 2,80 m?   80 pisos


                                                                                                                    105





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   105
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   105                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="108"><![CDATA[Saberes previos         Gráficas del movimiento

                              El gráfico de un MRUV
                         se representa con una parábo-  acelerado
                         la. ¿Conoces la ecuación de la
                         parábola?
                                                       De la gráfica posición versus tiempo, se puede obtener la velocidad
                                                       de una partícula mediante la medición de la pendiente del ángulo en
                              Desequilibrio cognitivo  cualquier punto.

                              ¿Cuál es la importancia   De la gráfica velocidad versus tiempo, se puede obtener la acele-
                         de realizar gráficas del movi-  ración de una partícula mediante la medición de la pendiente del
                         miento?                       ángulo en cualquier punto.


                                                       De la gráfica velocidad versus tiempo, se puede obtener el desplaza-
                                                       miento por medio del cálculo del área bajo la curva.

                              Competencia              Ejemplo. Dos vehículos se mueven según muestra la Figura 3.15. Ha-
                              matemática               lla la distancia que los separa en el instante t = 8 s.

                              Cuando se mide la pen-
                         diente del ángulo en un gráfico,                r(m)  y
                                                                         B
                         hay que considerar la escala en                 (0, 6)
                         el eje de las abscisas y de las or-                5
                         denadas. Para obtener el ángulo
                         correcto, se debe graficar cada                    4
                         eje con la proporción de 1 a 1.                    3
                                                                                              t(s)
                         Ecuación de la recta:                              2
                         y=mx+b.                                            1              (4, 1)

                         En nuestro caso:                                   0   1  2  3  4     x
                         y=posición (r).                                   –1
                         m=pendiente.                                   (0, –2)
                         x= tiempo (t).                                  A
                         b=posición en el eje.
                                                         Figura 3.15.
                         Para calcular la pendiente, en
                         geometría analítica tenemos la   Resolución
                         ecuación:                     Primero debemos hallar:
                             y − y                     (1)  r = r  – r
                         m =  2   1                           A   B
                             x − x 1                   Definimos las ecuaciones de cada recta:
                              2
                                                       Recta A:
                         Recta A:                          3
                             1 (  2)  3                 r =  4 t − 2
                                                        A
                              −−
                         m =        =
                                −
                              40      4                Recta B:
                         Recta B                       r =− 5 t + 6
                               −
                              61    5                   B    4
                         m =     =
                              −
                             04    − 4                 Reemplazamos el tiempo (t = 8 s) en las ecuaciones:
                                                       r  = 4 m  y   r  = –4 m

                                                                   B
                                                        A
                                                       Reemplazamos los valores de posición en la ecuación (1):
                                                       r = 4 m – (–4 m) = 8 m
                        CN.F.5.1.3. Obtener la velocidad instantánea empleando el gráfico posición en función del tiempo, y conceptualizar la aceleración media e instantánea, mediante el análisis
                        de las gráficas velocidad en función del tiempo.
             106





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   106                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   106]]></page><page Index="109"><![CDATA[Ejemplo. De acuerdo con la gráfica r versus t, un móvil se
                    desplaza en el eje x de la Figura 3.16.                       r (m)
                                                                                7
                                                                                6
                    Calcula:                                                    5 4
                    a) La velocidad media en el lapso de tiempo entre 0 y 15 s.  3
                    b) La velocidad media en el lapso de tiempo entre 5 y 12 s.  2 1                         t (s)
                    c) La velocidad instantánea a los 7 s.                      0  1 23 45 67 89 10 11 12 13 14 15 16
                                                                               –1
                                                                               –2
                                                                               –3
                        ∆r                r  −r
                    v  =    , entonces  v  =  f  0                             –4
                     m
                        ∆t             m  t  f  −t 0                           –5
                    Solución:                                                   Figura 3.16.
                    a) Hallamos la posición final y la inicial según los tiempos
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                      dados en la gráfica:
                      Cuando t =15 s, entonces rf = –5 m.
                      Cuando t = 0 s, entonces ro = 4 m.
                      Reemplazamos en la ecuación de v  los datos hallados:
                                                    m
                           −−            m  
                             54
                       v  =      =−0,6     i
                       m   15 −0         s
                    b) Hallamos la posición final y la inicial según los tiempos dados en
                      la gráfica:
                      Cuando t = 12 s, entonces rf = 0 m.
                      Cuando t = 5 s, entonces ro = 7 m.

                      Reemplazamos en la ecuación de vm los datos hallados:            v (m/s)
                                        
                             −
                      v m =  07  =−1  m  i                                          30
                            −
                           514
                                      s
                                                                                   27
                                                                                    25
                    c) La velocidad instantánea a los 7 s, según el gráfico, sería 7 m.  20
                                                                                    15
                      Grafica la siguiente ecuación y determina la velocidad analítica-  10
                      mente a los 0, 1, 2 y 3 s.                                    6
                      v  = t  – 3t  – 5t + 2                                         5 4                      t (s)
                                2
                           3
                       (3)
                                                                                     0     1   2    3   4    5
                    Estima gráficamente la aceleración a los 0, 1, 2 y 3 s.         –5
                                                                                   –10
                    Calcula la vo.                                                –12
                                                                                  –13
                                                                                   –15
                    Para resolver el presente problema, armamos una tabla de valores
                    para v y t. Iniciamos dándole valores al tiempo, teniendo en cuenta    Figura 3.17.
                    que inicia desde 0 s y que nunca es negativo. Reemplazamos los valo-
                    res en la ecuación dada:

                         t (s)       v (m/s)
                                                                 2
                                                                    /
                          0            2                 La  v () 0  = m s
                          1            –5                   v () 1  =− m s
                                                                 5
                                                                    /
                          2           –12
                                                           v  = 12-  ms
                                                                     /
                          3           –13                  () 2
                                                                     /
                          4            6                   v () 3  =−13  m s
                          5            27
                      Tabla 2
                                                                                                                     A 107





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   107                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   107]]></page><page Index="110"><![CDATA[Evaluación formativa

                                                       Ejemplo:
                         r (m)      hk                 La gráfica de posición versus tiempo de la Figura 3.18 muestra el mo-
                                  Q (7, 12)
                         12                            vimiento de una partícula que corre en MRUV. Determina la ecua-
                                                       ción de la posición “r” en función del tiempo “t”.

                        k 8                  (12, 8)   Para resolver el ejercicio, se requiere hallar la ecuación de la parábola:
                                              (t; y)
                                                       (x-h)² = 4p (y-k). Para nuestro caso: (t-h)² = c (r-k).
                                                       Donde:
                                                       t= tiempo transcurrido (eje x), h= la coordenada en el eje del tiempo
                         0           7      12  t (s)  del vértice de la parábola, c= dato desconocido, r= posición (eje y),
                                      h
                                                       k= la coordenada en el eje de la posición del vértice de la parábola.
                          Figura 3.18.
                                                       Datos:
                                                       Q = (h; k) ==> V = (7; 12).
                              Interculturalidad        Q es el vértice de la parábola.
                                                       P = (t; r) ==> P = (12; 8).
                              Las carreras de coches de   Reemplazamos los datos en la ecuación
                         madera son muy populares en                                   25
                         los pueblitos de nuestro país.   (12-7)² = c (8-12  ; . 5² = c(–4). c =−  4
                         Allí, la aceleración se magnifica
                         según varios factores: el diseño   Para hallar la ecuación de “r” en función de “t”, reemplazamos los va-
                                                                                                        25
                                                                                              (
                                                                                                   2
                         del coche, el ángulo de la pen-  lores de h, k y c en la ecuación de la parábola:  t−7) = − ( r−12)
                         diente del camino, el impulso                     2   56   104                 4
                         muscular que da el acompa-    Despejamos r:   r =−  t 4 +  25 t +  25
                         ñante del piloto.             Según la Figura 3.18., una partícula se mueve con MRUV. Halla: a) La
                                                       aceleración.  b) La posición.
                       Shutterstock, 698694721         Con la ecuación de la parábola del MRUV de la Figura 3.19, se pueden


                                                       hallar las respuestas al ejercicio.

                                                       Datos:
                                                       Q = (h; k) ∴ v = (8; 4).
                                                       P = (t; r) ∴ P = (13; 6) .
                                                       Reemplazamos en la ecuación los datos para hallar c:
                                                       (t - h)² = c (r-k). (13 - 8)² = c(6 - 4). c = -25/2.
                             r (m)
                                                       Reemplazamos los datos de h, k y c en la ecuación de la parábola:
                          10                                      25                       25
                                                             2
                                                                             2
                                                        t ( − 8) =−  r ( − 4) ;  t − 16 t + 64=−  r ( − 4)
                        (k) 6                P  (13, 6)           4                         4
                                     Q (8, 4)              2  2  32   228
                          4                            r =   t −   t +
                                                           25    25    25
                                                       Organizamos la ecuación:
                          0           8      13  t (s)
                                      (h)                           1  2      228   32    2  2
                                                           r
                                                       r f  =+vt + a  t  ;  r =   −   t +  t
                                                                0
                                                            0
                                                                           f
                          Figura 3.19.                              2          25   35   25
                                                       Hallamos los datos solicitados del ejercicio:
                                                       a) La aceleración:
                                                        1 a =  2  ;  a =  4  ⇒ = 0,16  ms 2
                                                                          a
                                                                                   /
                                                       2    25        25
                                                       b) La posición:
                                                           228
                                                       r =     ⇒ r = 9,12  m
                                                        0
                                                            25    0
             108





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   108                                                                        21/1/25   11:48
                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   108]]></page><page Index="111"><![CDATA[Evaluación formativa




                        I.CN.F.5.1.2.

                   1    Calcula en función de la gráfica lo siguiente:


                        a) la velocidad media en el lapso de 0 a 120 s.  v  = 0,42 m/s  r (m)
                                                                m
                                                                            80
                        b) la velocidad instantánea a los 80 s.  v = 0 m/s


                                                                            20
                                                                                               t (s)
                                                                             0   30     80   120
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                                           –30

                   2    Analiza la figura y determina los valores para los siguientes enunciados.


                                                                              r (m)
                        a) La aceleración.  a = 0,27 m/s 2
                        b) La posición a los 6 s. r  = 4 m
                                            o                               6               P
                        c) La velocidad inicial. v   = 1,64 m/s             4
                                            o
                        d) La rapidez media entre 0 y 10 s.  v  = −0,3 m/s
                                                      m
                                                                            0        6    10   t (s)

                   3    Escribe verdadero (V) o falso (F), según corresponda el enunciado.


                        a) De la gráfica velocidad versus tiempo, se puede obtener el desplazamiento por medio del cálculo

                          del área sobre la curva. Falso
                        b) Al medir la pendiente del ángulo en un gráfico, hay que considerar la escala en el eje de las absci-
                          sas y de las ordenadas. Para obtener el ángulo correcto se debe graficar cada eje con la proporción

                          de 2 a 1. Falso
                        c) La parábola representa el gráfico en el MRUV.  Verdadero
                                                                                       r (m)
                   4                                                                 9        Q
                        Trabajo colaborativo
                        En grupos de tres estudiantes, determinen:
                                                                                     5               P
                        a) La ecuación de posición (r) en función del tiempo (t).
                          r = −1/4 t  + 5/2t + 11/4
                               2
                        b) La ecuación de velocidad (v) en función del tiempo (t).
                          v = 5/2 + (−1/2)t                                          0        5     9    t (s)
                        Realicen gráficos de velocidad y aceleración en papel milime-
                        trado.
                                                                                        Diversidad
                        Con la ayuda de un graficador de una página web, comparen       funcional en el aula
                        los valores de la pendiente en 0, 5 y 9 s, de la ecuación (r) en
                        función del tiempo (t).                                    Es importante aprender a mo-
                                                                                   derar las conversaciones entre
                       Gráfico de   a(m/s 2 )        Gráfico de   a(m/s ) 2
                       la aceleración                la velocidad   4              muchas personas a la vez, de tal
                                              t(s)               3                 forma que no haya obstáculos en
                                                                 2
                                   –1/2                          1           t(s)  el momento de escuchar.
                                    –1
                                                                    1 2 3 4 5
                                     2                                                                              109





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   109                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   109]]></page><page Index="112"><![CDATA[Ciencia, tecnología y sociedad: una visión interdisciplinaria





                        Gran Premio de Brasil:       La pista o autódromo José Carlos Pace de Fórmula 1 de Brasil está
                                                     ubicada en São Paulo. Inicialmente el terreno fue adquirido para
                        Circuito Interlagos          construir  viviendas,  pero  debido  a  las  condiciones del  espacio,
                                                     terminó siendo una pista en la que nacieron grandes campeones
                        de F1                        mundiales, como Emerson Fittipaldi, Ayrton Senna y Felipe Massa.




                            Longitud de la pista: 4 309 m
                            Número de vueltas: 71                           AUTÓDROMO JOSÉ CARLOS PACE
                            Velocidad máxima: 348 km/h                        “EL INTERLAGOS” 13/ Nov/ 2016
                            Distancia recorrida en una carrera: 305 939 m AUTÓDROMO JOSÉ CARLOS PACE
                                                                              Velocidades récord en la carrera
                            Tiempo total necesario para cada parada: 20 s  “EL INTERLAGOS”  13/ Nov/ 2016
                            Número de marchas empleadas: 7          Velocidades récord en la carrera


                                                         a= 4,9 m/s²                      a= 52,34 m/s²
                                                  V  S      G         Q        R  F   K
                                           Frena    a                                     a T
                                                                                  a
                                                         v= 335 km/h
                                                                                      a
                                                     c
                                 a= 44,1 m/s²  a T  v= 155 km/h a= 4,9 m/s²  v= 315 km/h  v= 290 km/h  a  H  v= 166 km/h
                                                  v= 200 km/h                          a  c  N  a= 38,22 m/s²
                                  N                    v= 250 km/h a= 27,44 m/s 2    v  a     E                    www.formulaf1.es/circuito/interlagos-brasil/
                                     v= 123 km/h  a= 5,88 m/s²  I          v= 300 km/h      a c  a T  D  Frena
                                                               C
                                                                                    P
                                                                                          v
                                      a
                                                                                                 a
                                       T  a 270 km/h  a= 45,08 m/s² v     Frena    P         v= 315 km/h  v= 130 km/h
                                                                                     C
                              a= 45,28 m/s²  v= 218 km/h  v= 210 km/h  BAJADA  a  c  a  T  110 km/h c  a v= 200 km/h SALIDA  v = 0  M  v= 348 km/h
                                          c
                                                                                                 Frena
                                                                                              a
                                                                      a
                                                                           O      T
                                                                                               a
                                                                                       Pit Stop
                                                                             C
                                                                           T
                                                                                       Club  2
                                                                     330 km/h
                                                                                    Club  3
                                                a     v= 90 km/h  v= 225 km/h  343 km/h  B  Pit Stop
                                      SUBIDA
                                                 T
                                             290 km/h
                                             a     a c   v= 315 km/h                   Carro de Fórmula 1
                                              T                                     a = aceleración centripeta
                                                                                     c
                                                                     A              a = aceleración tangencial
                                               T                                    T  v en  km  a en  m
                                          a= 24,5 m/s²  a= 35,28 m/s²  a= 13,72 m/s²     h      s²
                                                                                               Alerón trasero: fuerza
                       Motor: según el regla-                                                  vertical para que las ruedas
                       mento debe tener una                                                    traseras tengan agarre a
                       duración de dos carreras.                                               altas velocidades.
                       La FIA introdujo en el año
                       2005 una regulación para
                       que los motores no desa-                                                Chasis: forma aerodinámica
                       rrollen más de lo que fue                                               para reducir la resistencia.
                       estipulado en fábrica.
                       Prohibieron marchas
                       automáticas para ver la   Shutterstock, 33833611                        Alerón delantero: fuerza
                       destreza del piloto; las                                                vertical del 33 % hacia aba-
                       cajas de cambios llegan a                                               jo. Envía corriente de aire a
                       siete marchas.                 Los neumáticos de la F1 están diseñados   las ruedas para que no se
                                                      para recorrer 200 km. Su caucho debe     genere resistencia.
                                                      ser de máximo agarre. Este tipo de neu-
                                                      máticos funciona mejor en calor, con un
                                                      punto óptimo entre 90 y 110 °C. Están
                                                      compuestos por una mezcla de gases.
             110





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   110                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   110]]></page><page Index="113"><![CDATA[¿Cómo se investiga en Física?








                     La inducción científica
                     La palabra "inducción" viene del latín inductivo, es decir, la acción de instigar o persuadir.
                     La inducción es uno de los métodos lógicos más importantes del razonamiento científico; en discipli-
                     nas como química y física, este término es muy usado para investigar.
                     La inducción científica en la asignatura de física es un método de investigación que se expresa mediante
                     el conocimiento y la observación de fenómenos físicos o eventos cotidianos, la que permite construir
                     conclusiones generales; es decir, que de un primer grado de generalidad es posible ir a uno aún mayor.
                     Generalizar es inducir; significa construir un sinnúmero de reglas y leyes basadas en el conocimiento
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                     de un conjunto de similitudes que puedan ser aplicables a un universo. Dicho de otro modo, la in-
                     ducción es pasar de lo particular a lo general.
                     Su validez se halla condicionada por el conocimiento total o parcial de las unidades en cuestión, pero
                     también por el fundamento de sus hipótesis, la investigación y subsiguientemente su demostración.
                     La inducción científica está sujeta al campo o área de estudio en la que es aplicada, ya que se puede
                     errar al pensar que este método, basado en el estudio de casos por medio de la observación y la ex-
                     periencia, es el único que nos acerca al conocimiento científico.




                    Observemos un ejemplo







                                                             Mariela pone atención al cielo cada día y, sobre todo,
                       Mariela le echa un vistazo al cielo y ob-  observa las nubes, su color, su espesor. Observa también
                       serva que las nubes se están agrupando,
                       al igual que ayer y que anteayer. Mientras   el clima y siente que la temperatura del ambiente ha
                       sucede esto,  una leve llovizna comienza   bajado.
                       a caer y el frío se intensifica. Mariela
                       concluye que muchas veces las nubes se
                       agrupan y llueve.


                                                             Mariela mira el comportamiento del cielo y el de su
                                                             entorno. Con ello analiza el hecho de que, al igual que
                                                             en días pasados, las nubes se agruparon, descendió la
                   Shutterstock, 298842776
                                                             temperatura y, como consecuencia, llovió.





                                                                                 Mariela, con base en algunos in-
                                                                                 dicadores particulares, deduce
                                                                                 que, cuando se dan las caracte-
                                                                                 rísticas antes mencionadas, es
                                                           Shutterstock, 301437239  muy probable que llueva. Marie-

                                                                                 la puede predecir, incluso, que es
                                                                                 temporada invernal.




                                                                                                                    111





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   111                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   111]]></page><page Index="114"><![CDATA[Laboratorio 2







                        La aceleración                 El formato para realizar una práctica de laboratorio es el que se mues-
                                                       tra a continuación. Digítalo y trabaja en hojas o en tu cuaderno.
                        de la gravedad

                                                       Objetivos
                                                       1. Determinar estimativos de la aceleración de la gravedad mediante
                          Materiales
                                                         pruebas experimentales.
                          •  Un plano inclinado
                          •  Una canica mediana        Procedimiento
                          •  Graduador
                          •  Cinta métrica             Primera parte:
                          •  Cronómetro que dé el      1. Construye un plano inclinado que pueda cambiar la pendiente.
                              tiempo en milisegundos     Si es posible, coloca un graduador en la parte inferior para medir
                                                         los ángulos de elevación.

                                                       2. Preferentemente, el plano inclinado deberá ser de poco más de 1 m.
                                                       3. Consigue una canica mediana.

                                                       4. Usa un cronómetro para medir el tiempo.


                                                       Segunda parte:
                                                       1. Coloca el plano inclinado a 11,25°.
                                                       2. Mide el plano inclinado.

                                                       3. Deja caer la canica desde la parte más alta del plano.
                                                       4. Con el cronómetro, mide el tiempo que tarda en llegar la canica al
                       Shutterstock, 1820268983        5. Realiza el mismo procedimiento para cada ángulo propuesto en la
                                                         punto más bajo.

                                                         figura.
                                                       6. Para cada lanzamiento de la canica, calcula la aceleración y com-
                                                         párala con la aceleración de la gravedad.

                                                       7. Calcula los errores de medición: error absoluto
                                                         y error relativo.
                                                                                                           45º


                                                                                                           33,75º




                                                                                                           22,5º


                                                                                                          11,25º








             112





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   112
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   112                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="115"><![CDATA[Fotografía del plano inclinado

                    Coloca una foto del plano inclinado construido.

                    Observaciones

                                                                               Shutterstock, 1551221150



                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


















                                                                                     Cuando tengas el plano inclinado, se deben
                                                                                  dejar caer las canicas tal como se muestra en
                                                                                  la figura y medir el tiempo con el cronómetro.
                                                                                  Repite el proceso para cada ángulo de eleva-
                                                                                  ción y llena la tabla con los datos obtenidos.

                    Resultados


                                      Distancia      Tiempo       Ángulo de
                       Experiencia                                              Aceleración
                                      recorrida    transcurrido   inclinación     [m/s ]
                                                                                      2
                                        [m]            [s]           [o]
                     1
                     2
                     3
                     4
                     5


                    Error absoluto:
                    Error relativo:


                    Conclusiones
                    1. ¿Cómo se define la aceleración?

                    2. ¿Qué es la aceleración de la gravedad y cuál es su valor?
                    3. Al comparar los resultados con la aceleración de la gravedad, ¿cuál es tu análisis?
                    4. ¿Cuáles fueron los errores de medición: error absoluto y error relativo?


                                                                                                                    113





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   113
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   113                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="116"><![CDATA[Competencia comunicacional



                                                   Textos y lecturas desde la Internet



                             Cosas que no sabías sobre la gravedad


                     "La gravedad es uno de los fenómenos
                     más estudiados en la ciencia. ¿Qué sa-
                     bemos sobre esta fuerza fundamental
                     del universo?
                     La gravedad es la fuerza que une los
                     objetos en proporción a su masa y,
                     además, es responsable de que si suel-
                     tas algo en la Tierra caerá hacia abajo
                     en lugar de caer hacia arriba; por tanto,
                     es muy compleja. Esta fuerza universal
                     hace que se unan entre sí pedazos de                                                          Shutterstock, 1415722493
                     materia para formar planetas como el
                     nuestro, y estrellas como el Sol. Sin ella
                     nuestro  cuerpo  sufriría  muchos cam-
                     bios, pues los músculos, los huesos, hasta la sangre,   en N/kg (newtons por kilogramo) o en la forma
                     sienten la gravedad y gracias a ella el cuerpo funcio-  equivalente de m/s². La gravedad tiene el mismo
                     na como lo hace.                                efecto en todos los objetos. Si dejas caer un objeto
                                                                     de hierro y una pluma, caerán exactamente a la mis-
                     ¿Qué es la teoría de la gravedad? Según la NASA, la   ma velocidad. Debido al efecto de la resistencia del
                     gravedad es «la fuerza por la que un planeta u otro   aire sobre la gravedad, podría parecer que la barra
                     cuerpo atrae objetos hacia su centro. La fuerza de gra-  de hierro cae a mayor velocidad. Sin embargo, si se
                     vedad mantiene a todos los planetas en órbita alrede-  dejaran caer al vacío, lo harían exactamente al mis-
                     dor del Sol». Así, cualquier cosa que tenga una masa   mo tiempo. La gravedad de un objeto depende de
                     de cualquier tipo ejercerá o estará bajo la influencia   su masa. Como curiosidad, la intensidad media del
                     de la gravedad. Por tanto, los objetos con mayor masa   campo gravitatorio en la Luna es equivalente a una
                     tienen también más gravedad y la fuerza se debilita   aceleración de 1,62 m/s² y en Marte de 3,711 m/s².
                     cuanto más lejos estás de un centro de masa. La gra-  ¿Dónde pesaríamos  menos? Concretamente en
                     vedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales de   un planeta enano que en su día fue planeta oficial:
                     la naturaleza, junto con el electromagnetismo, la fuer-  Plutón. Allí la gravedad es de 0,62 m/s². Júpiter esta-
                     za débil y la fuerza fuerte. Gobierna el movimiento de   ría en el otro extremo de la ecuación, con 24,79 m/s².
                     los planetas alrededor del Sol, mantiene unidas a las   La Tierra no es una esfera perfecta y su composición
                     galaxias y determina la estructura del propio univer-
                     so. Si bien la antigua ley de Newton de la gravitación   tampoco es uniforme en todo el mundo. Los dife-
                     universal es precisa en la mayoría de los escenarios, la   rentes tipos de rocas, concentraciones de minerales
                     física moderna utiliza la teoría de la relatividad general   y la geografía, en general, hace que afecte directa-
                     de Einstein para describirla. Es una de las teorías más   mente a la gravedad, siendo diferente según los lu-
                                                                     gares de la superficie de la Tierra. En los polos, la gra-
                     exitosas con las que cuenta el ser humano.
                                                                     vedad es distinta. Se debe a los cambios en la latitud
                     La aceleración de los objetos, debido a la gravedad   y en la altitud. Allí pesaremos 0,5 % más que estando
                     en la Tierra, es de alrededor de 9,807 m/s². Si ignora-  en el ecuador."
                     mos la resistencia del aire (arrastre), la velocidad de
                     un objeto que cae a la Tierra aumenta a esta cifra. La   Fuente: Muy interesante. Cosas que no sabías sobre la gravedad. (2021).
                                                                                      https://www.muyinteresante.es/ciencia/fotos/
                     intensidad de un campo gravitatorio se representa           cosas-que-no-sabias-sobre-la-gravedad-541601299235
                     con la letra g y se mide, en el Sistema Internacional,



             114





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   114
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   114                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="117"><![CDATA[Ficha de comprensión lectora



                    1.  De acuerdo con la lectura, la gravedad es un tema muy estudiado a través de los años; sin embargo, existen
                      además de esta fuerza otras con igual importancia. ¿Cuántas fuerzas fundamentales están en la naturaleza?,

                      ¿cuáles son? Existen 4 fuerzas fundamentales que son: la gravedad, la nuclear débil, la electromagnética y la nuclear fuerte.
                    2.  En la lectura se habla de que existe una fuerza que une los objetos en proporción a su masa y es la respon-
                      sable de que si sueltas algo en la Tierra, caerá hacia abajo, en lugar de caer hacia arriba. Con este antece-

                      dente, ¿qué es la gravedad? Es la fuerza por la que un planeta u otro cuerpo atrae objetos hacia su centro.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    3.  A través de la historia han existido muchos científicos que han contribuido con el desarrollo de las ciencias.
                      En este sentido, ¿a qué famoso científico corresponde la ley de gravitación universal?  A Isaac Newton

                    4.  Te has puesto a pensar que si la aceleración de la gravedad es de 9,8 m/s , entonces, ¿existirá alguna parte
                                                                                    2
                      del planeta Tierra en donde la gravedad es distinta?  En los polos
                    5.  ¿En qué unidad se mide la intensidad del campo gravitatorio?
                       N/kg (newtons por kilogramo) o en su forma equivalente m/s 2
                    6.  Si se dejaran caer en el vacío dos objetos: una pluma y una barra de metal al mismo tiempo, ¿cuál caería
                      con más velocidad?
                       Si se dejaran caer al vacío, los dos objetos tendrían la misma velocidad.
                    7.  ¿De qué tipo es la fuerza de gravedad: de atracción o de repulsión?
                       La fuerza de gravedad es solo de atracción.




                            Ficha de escritura académica


                    Actividad personal

                    1.  Explica, con un ejemplo, ¿qué sucede con la fuerza de gravedad si esta se encuentra lejos de su centro de
                      masa? Presenta tu trabajo en una cartulina A4.  El estudiante debe buscar experimentos sencillos que demuestren
                                                                qué sucede con el centro de masa.
                    2.  Escribe un organizador gráfico sobre las cuatro fuerzas fundamentales que se encuentran en la naturaleza.
                                                                Respuesta abierta
                    3.  Investiga: ¿qué es un gravitón? Luego, realiza una presentación en PowerPoint, Prezi u otro recurso digital
                      y expón tu trabajo en clases.
                                                                Indaga en fuentes confiables el tema de la actividad y cita
                                                                las fuentes de donde se obtuvo.


                     Trabajo colaborativo

                     4.  Formen grupos y utilicen las TIC de su preferencia para crear una infografía digital que resuma la lec-
                        tura anterior.

                        Presenten su trabajo ante el resto de la clase. Tomen en cuenta las siguientes recomendaciones:
                        –  debe haber un organizador gráfico.

                        –  incluir imágenes.
                        –  los textos deben ser sintéticos y precisos.
                        –  hay que citar las fuentes de donde se obtuvieron textos e imágenes.




                                                                                                                    115





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   115                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   115]]></page><page Index="118"><![CDATA[Evaluación sumativa





                          I.CN.F.5.5.1. / I.CN.F.5.2.1. / I.CN.F.5.1.2.

                        1   De la siguiente gráfica de velocidad vs. tiempo, determina, mediante un gráfico, la aceleración para

                            cada tramo. Realízalo en tu cuaderno.

                                                      V (m/s)
                                                 80                                         a(m/s 2 )
                                                                                              80
                                                                                              40
                                                 40                                                             t(s)
                                                                                                  1  2  3  4

                                                                                             –100
                                                   0      1      2      3     4   t (s)


                        2   El movimiento de una partícula está dado por la ecuación: x = t² – 8t + 5, siendo  x [m]; t[s].

                            Determina:

                            a) la aceleración.  a = 4 m/s 2

                            b) la velocidad instantánea a los 3 s.  v = 4 m/s
                            c) la ecuación de la velocidad en función del tiempo.  v = –8 + 4t m/s



                        3   El movimiento de una partícula está dado por la siguiente ecuación: x = t² + 16t – 7. Determina:


                            a) la aceleración. a = 2 m/s 2
                                                                             30     Gráfico de posición   Gráfico de velocidad
                            b) la velocidad instantánea a los 9 s.  v = 34 m/s  20  en función del tiempo  20  en función del tiempo
                                                            i
                                                                                  x = t 2 +16t–7      V = 16+2t
                            c) la ecuación de la velocidad en función del tiempo.  10             10
                               v = 16 + 2t
                            Halla el gráfico de posición en función del tiempo.  1 2 3 4 5   t       1 2 3 4 5   t
                            Halla el gráfico de la velocidad en función del tiempo.  –10         –10


                        4   Según la teoría general de la relatividad, ¿cuál es la visión del universo con respecto a la gravedad?

                            El espacio-tiempo es distorsionado por la presencia de masa en los cuerpos.


                        5   Una pelota de básquet es lanzada por una jugadora que se encuentra bajo el aro. Si la pelota es lan-
                            zada con una velocidad de 22 m/s, calcula:

                            a) el tiempo que sube la pelota hasta encontrar la v  = 0.  t = 2,24 s
                                                                        f
                            b) la altura que sube la pelota.  h = 24,69 m
                            c) la velocidad con la que llega al suelo, si la jugadora mide 1,70 m.
                              v = 22,74 m/s
                            d) el tiempo que se demora la pelota desde que la lanza la jugadora, hasta que llega al suelo.
                              t = 4,41 s

                        6   Un móvil que marchaba a 15 m/s acelera a 5 m/s  durante 8 s. Calcula la velocidad que alcanza.
                                                                     2
                              v = 55 m/s
             116





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   116                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   116]]></page><page Index="119"><![CDATA[Evaluación sumativa








                   7    Según el gráfico, una partícula se mueve con MRUV. Halla:

                                                                                 r (m)
                        a) la aceleración  a = 4/9 m/s 2
                                                                              8       Q
                        b) la posición inicial  r  = 22/9 m                               P
                                           o                                  6
                        c) la velocidad inicial  v  = 20/9 m/s
                                            o
                        d) la rapidez media entre 0 y 8 s  v  = 0,44 m/s
                                                      m
                                                                              0       5  8    t (s)
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   8    Una maceta cae desde la azotea de un edificio y tarda en llegar al suelo 7 segundos. Encuentra:


                        a) la altura del edificio.  h = 240,1 m

                        b) la magnitud de la velocidad con que choca con el suelo.  v = 68,6 m/s
                                                                              f

                    9   La posición de un móvil que se mueve a lo largo del eje x está dada en centímetros por

                        x = 9,75 + 1,50t , donde t está en segundos. Determina la velocidad instantánea en t  = 2 s y t  = 3 s
                                     2
                                                                                              1       2
                        v  = 6 m/s       v  = 9 m/s
                         1               2
                       Expreso mis emociones
                   10
                       ¿Puedes confirmar el dicho de que "todo cae por su propio peso"? Explica una situación de tu vida
                       en la que se aplique y cuenta cómo te has sentido.





                   11   Coevaluación

                        Formen grupos de cuatro personas e ingresen al siguiente enlace: lynk.ec/11f15
                        El video trata sobre la velocidad en los automóviles de F1. Luego de ver el video, comenten acerca de
                        aquellos datos que más les impresionaron y anótenlos para luego compartir con el resto de la clase.



                   12   Autoevaluación



                                    Contenidos            Siempre A veces  Nunca         Metacognición
                         ¿Sé obtener las magnitudes cinemáticas del                  ¿Qué
                         MRUV (posición, velocidad, velocidad me-                   aprendiste en
                         dia e instantánea, aceleración, aceleración                esta unidad?
                         media e instantánea y desplazamiento)?                     ¿Cómo
                         ¿Conozco cómo elaborar tablas del MRUV?                    aprendiste?

                         ¿Tengo destreza para elaborar gráficas en un               ¿En qué lo
                         sistema de referencia determinado?                         puedes aplicar?



                                                                                                                    117





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   117
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   117                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="120"><![CDATA[Movimiento en dos dimensiones





                         emos estudiado el movimien-
                         to uniforme de una partícula
                    H o cuerpo; también hemos
                    aprendido sobre el movimiento
                    con aceleración constante. En am-
                    bos casos, el cuerpo se mueve en
                    una sola dirección.

                    Esta unidad trata acerca del estudio
                    del movimiento en dos dimensio-
                    nes. El tema se estudiará sin analizar
                    sus causas, solo su comportamien-
                    to cinemático.

                    En la vida cotidiana el movimiento
                    parabólico está presente por ejem-
                    plo: al patear una pelota de fútbol,
                    al disparar una flecha hacia un tiro
                    al blanco, entre otros.

                    En la  imagen se  puede  apreciar
                    cómo la jabalina viaja a través de
                    todo el estadio, y describe un mo-
                    vimiento en dos dimensiones.












                                                                     Shutterstock, 370946270
                    La Física y las profesiones

                    Ingeniería aeroespacial
                    Se encarga del cálculo, el diseño y la optimización, entre otras actividades, de   Puedes visitar la página
                    equipos y sistemas usados en ambas ramas: la aeronáutica y la espacial. Asimismo,   lynk.ec/11f16 para en-
                    la ingeniería aeroespacial evalúa, programa y ejecuta proyectos referentes a su   contrar información al
                    especialidad.                                                            respecto.

                    Al ser una carrera que engloba ambos ámbitos, la ingeniería aeronáutica y la ingeniería espacial, permite generar
                    vehículos impulsores y artefactos que funcionen también fuera de la estratósfera.


                    Los temas tratados en esta carrera son especializados, y su objetivo es obtener el mejor resultado para campos
                    y temas como: ingeniería mecánica, astrodinámica, aerodinámica, estructura y aeroelasticidad, entre otros.


                    Por el momento, en el país no existe la oferta de esta carrera, pero a nivel latinoamericano, países como Argen-
                    tina, Brasil, Colombia y Perú la ofrecen en sus universidades.


             118





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   118
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   118                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="121"><![CDATA[4















                                                                                               unidad







                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                                                                                                  Objetivos


                                                                                                  O.CN.F.3.

                                                                                                  O.CN.F.5.













                                                                                              Shutterstock, 65345083














                                                       Movimiento parabólico



                       Composición             Movimiento               Ecuación de             Gráficas del
                           del                  parabólico             la trayectoria          movimiento
                       movimiento



                         Sistema
                       de referencia y          Ecuaciones              Aceleración               Análisis
                      movimiento de                del                   tangencial           del movimiento
                      dos dimensiones           movimiento               y normal


                                                                                                      Archivo editorial



                                                                                                                    119





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   119                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   119]]></page><page Index="122"><![CDATA[Saberes previos         Composición del movimiento

                              ¿Puede existir un movi-
                         miento en más de dos          En la práctica, pocos son los elementos que poseen un movimiento
                         dimensiones?                  rectilíneo. Si analizamos nuestro entorno, podemos discernir fácilmen-
                         Da ejemplos de movimientos    te que casi todos los movimientos son en dos direcciones; por ejemplo,
                         en los que se perciba esto.   el movimiento de un carro cuando curva, el vuelo de los gallinazos en
                                                       el cielo, el lanzamiento de un balón o el salto de una rana.


                              Desequilibrio cognitivo

                              ¿Cómo se comporta un
                         objeto que se encuentra en un
                         movimiento de dos dimensiones?



                               Glosario

                              discernir. Distinguir algo
                         de otra cosa, señalando la dife-                                                          Shutterstock, 16518457
                         rencia que hay entre ellas.

                                                         Salto parabólico de una rana

                                                       En todas estas circunstancias, el movimiento es curvilíneo y cada uno
                                                       describe diferentes formas. El curvar en un vehículo y el vuelo de los ga-
                                                       llinazos describen un movimiento circular mientras que el lanzamiento
                                                       del balón y el salto de la rana describen uno parabólico.


                              Competencia              Tenemos conocimiento del movimiento de un objeto en una sola di-
                              socioemocional           mensión. Para el caso de los movimientos en dos dimensiones, lo que
                                                       hacemos es una simplificación. Un modelo que nos facilita el estudio
                               La vida es un bien al que
                         no se le puede poner precio;   de este fenómeno es aquel que independiza cada dimensión del movi-
                         valora la vida desde aquella del   miento. Este modelo se estudia para finalmente unir cada dimensión y,
                         más pequeño ser, hasta la del   de esta manera, lograr componer el movimiento del objeto en análisis.
                         más complejo.
                                                       Para describir el movimiento de un objeto, como ya lo hicimos ante-
                                                       riormente, nos basamos en su posición con respecto a un sistema de
                                                       referencia, y determinamos también la velocidad del objeto cuando
                                                       está en movimiento.
                       Shutterstock, 285312689                                                 v y     v






                                                                                                     θ
                                                                             Trayectoria                   v
                                                                                                            x
                                                                                     Sistema de referencia

                                                         Figura 4.1.

                        CN.F.5.1.29. Describir el movimiento de proyectiles en la superficie de la Tierra, mediante la determinación de las coordenadas horizontal y vertical del objeto para cada
                        instante del vuelo y de las relaciones entre sus magnitudes (velocidad, aceleración, tiempo); determinar el alcance horizontal y la altura máxima alcanzada por un proyectil
                        y su relación con el ángulo de lanzamiento, a través del análisis del tiempo que se demora un objeto en seguir la trayectoria, que es el mismo que emplean sus proyecciones
                        en los ejes.
             120





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   120
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   120                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="123"><![CDATA[Sistema de referencia y movimiento                                  Interdisciplinariedad
                    de dos dimensiones
                    Como ya sabemos, un sistema de referencia es un grupo de conven-   Física y Arte
                    ciones usadas para definir la posición y la velocidad de un objeto en   La física es una ciencia que
                                                                                   abarca todo el mundo que nos
                    análisis, entre otros aspectos. Este sistema de referencia, sin embargo,   rodea, y nos ayuda a com-
                    depende exclusivamente de la persona que observa, pues es quien   prenderlo de mejor forma. Por
                    define las magnitudes que posee el elemento en cuestión.       ejemplo, la física nos permite
                                                                                   apreciar los movimientos
                                                                                   compuestos por los bailarines
                                                                                   de ballet.


                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción










                                                                               Shutterstock, 1496953655       Shutterstock, 1013348869





                                                                                   puede apreciar la composición
                      Observador del movimiento                                    ¿En qué otras artes crees que se
                                                                                   grácil del movimiento?
                    La trayectoria que vemos en un movimiento en dos dimensiones es
                    relativa al lugar desde donde es observado. Dependiendo del sistema
                    de referencia, el movimiento será “diferente” para quienes lo obser-
                    ven, aunque estén mirando lo mismo.


                    Tomemos, por ejemplo, una demostración de monopatinaje. En el             Lado
                    momento en que el patinador realice un salto desde una plataforma,
                    podemos tener tres movimientos, dependiendo desde dónde sea ob-
                    servado el salto.

                    •  Un espectador que vea de lado lo que el deportista realiza, aprecia-
                      rá que la trayectoria generada por este es curvilínea.
                    •  Una espectadora que esté frente al patinador solo observará cómo
                      se eleva y cae (es decir, una trayectoria rectilínea).
                    •  Una persona que esté justo encima del patinador (digamos, un
                      técnico encargado de las luces) verá cómo el patinador solo se   Arriba     Frente
                      desplaza hacia adelante (Figura 4.2.).
                                                                                    Figura 4.2.
                    Esto nos ayuda a entender que cada movimiento podría participar
                    como independiente, pero a su vez forma parte de un movimiento
                    que engloba a otros; así se genera una composición.                  Glosario
                                                                                       relativo. Que no es
                                                                                   absoluto.
                                                                                   grácil. Sutil, delgado o menudo.


                                                                                                                     A 121





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   121
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   121                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="124"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.6.1.

                        1   ¿Qué es un sistema de referencia?

                            Un sistema de referencia es aquel que nos sirve para ubicar en el espacio a un elemento en concreto, esto aplicado a una referencia escogida por quien use
                            el sistema.
                        2   ¿Puedes mencionar otra situación o situaciones en las que existan movimientos en dos direcciones?

                            El movimiento de una llanta al avanzar, las hélices de un helicóptero, pistones de un carro en movimiento, entre otros.

                        3   Actividad investigativa                                         Estrategia de

                            ¿Qué trayectoria describiría el movimiento que resulta al dejar   investigación
                            caer desde gran altura una pelota de espumaflex y que esta, a
                            su vez, sea empujada transversalmente por el viento durante   Muchas veces, para  iniciar una
                            su caída?                                                  investigación, es necesario hacer
                                                                                       pequeñas pruebas que permi-
                            Si la velocidad del viento es constante, ¿qué tipo de movimien-  tan ganar tiempo y no enfras-
                            to tenemos en sentido vertical y horizontal respecto a una per-  carse en una investigación que
                            sona que observe de frente el fenómeno?                    pueda ser infructífera.



                        4   Analiza y responde en tu cuaderno.

                            Si junto a la pelota de espumaflex (de la pregunta anterior) se dejara caer una pelota de tenis al mismo
                            tiempo, desde la misma altura, ¿cuál de las dos tocaría primero el suelo y por qué?
                            En caso de existir aire caería primero la del tenis por la friccion que el aire genera en la espumaflex. En el vacío ambas pelotas caerían en el mismo instante.

                        5   Un sujeto que va en bus observa un basurero que está en la vereda. El hombre decide lanzar una bo-
                            tella por la ventana para que caiga dentro del basurero. Si lanza la botella con velocidad y dirección
                            directa justo en el instante en que la ventana se encuentra alineada con el basurero, y si el bus lleva
                            una velocidad previa, ¿encesta el hombre la botella en el basurero? ¿Por qué? ¿Qué tipo de movi-
                            miento observaría una persona que esté parada frente al basurero?

                            Si alcanza el basurero por la dirección y velocidad que indica el ejercicio esta alcanzará el tacho, ya que ningún elemento interfiere con esta acción, y el
                            observador verá una trayectoria curvilínea.
                        6   Una mujer que juega con su perro que se encuentra a 10 m; lanza una pelota para que la atrape. Si la
                            mujer lanza la pelota horizontalmente, desde una altura de 2 metros, y la pelota alcanza una distancia
                            de 6 metros, ¿cuánto tiempo demora la pelota en caer? ¿A qué velocidad debería ir el perro para alcan-
                            zarla justo antes de que toque el piso?
                            t = 0,639 s   V = 9,39 m/s

                        7   A una gaviota que vuela a 10 metros de altura, y con una velocidad

                            de 40 km/h, se le cae un pez que acaba de capturar. ¿A qué distan-                     Shutterstock, 54266587
                            cia horizontal de donde se encuentra la gaviota cae el pez? ¿Cuán-
                            to tiempo se demora en caer el pez? Si otra gaviota, a una altura
                            de 2 metros, quisiese atrapar el pez, ¿a qué distancia horizontal de
                            la primera gaviota debería estar?

                            1era gaviota x = 15,89 m
                            t = 1,43 s
                            2da gaviota x = 14,20 m

             122





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   122                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   122]]></page><page Index="125"><![CDATA[8                       km
                        En un bus que va a  40  , un muchacho hace rebotar una pelota en el suelo. En el instante en que
                                            h
                        la pelota rebota, el bus frena a razón de 18 m/s . ¿Cuál es la distancia horizontal que deberá recorrer la
                                                               2
                        mano del joven para poder atrapar de nuevo la pelota, si la lanzó desde una altura de 1,5 metros? Si el
                        joven no atrapa la pelota, ¿a qué distancia horizontal del primer rebote ocurrirá el segundo? Supón que
                        la rapidez no varía después de cada rebote.

                        desplazamiento de la mano x   = 2,76 m   distancia  = 11,02 m
                                       pelota            2
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   9    Una estudiante lanza un llavero verticalmente hacia arriba, a su hermana del club femenino de es-

                        tudiantes que está en una ventana 4 m arriba. Las llaves son atrapadas 1,5 s después por el brazo
                        extendido de la hermana. Calcula:

                        a) ¿con qué velocidad inicial fueron lanzadas las llaves?      v  = 10 m/s
                                                                                        0
                        b) ¿cuál era la velocidad de las llaves justo antes que fueran atrapadas?        v  = –4,7 m/s
                                                                                        f


                   10
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        Resuelvan los siguientes ejercicios en parejas.                 funcional en el aula

                        Un niño juega dando saltos con una patineta (tanto la patine-  Las personas con discapacidad
                        ta como el niño se elevan). En el instante en que el niño salta   son sujetos de derechos y tam-
                        una altura de 30 cm, su hermana mayor empuja la patineta. Si   bién de deberes. Es importante
                        la patineta topa el piso a una distancia de 1,75 m del niño, y si   que recordemos esto dentro y
                        el salto del niño demoró 0,47 s (asumir cuerpos puntuales, es   fuera del aula.
                        decir, como que no tuvieran dimensión), determinen:

                        a) la velocidad inicial con la que empuja el hermano mayor la
                          patineta.
                        b) la velocidad con la que toca el suelo el niño, después de su
                          salto.
                        Correlacionen los dos fenómenos (el salto y el movimiento de
                        la patineta): qué tienen que ver el uno con el otro y qué tienen                      Shutterstock, 1541471762
                        en común. Conversen y analicen.
                        V = 3,72 m/s   V = 2,42 m/s
                                       f
                         i
                   11   Reúnanse en grupos para resolver lo siguiente:


                        •  piensen en cinco movimientos de la vida cotidiana, que son composiciones de dos o más
                          movimientos.
                        •  analicen qué tipos de movimientos podrían resultar de la combinación de los movimientos estu-
                          diados previamente (MRU, movimiento acelerado).
                        •  planteen un problema que incluya al menos dos tipos de movimientos. Háganse estas pregun-
                          tas: ¿qué movimientos componen el problema? ¿Cuáles son las incógnitas? ¿Cuáles son los datos?
                          ¿Cómo se resuelve el problema? ¿Es aplicable a la vida real?
                          Respuesta abierta
                                                                                                                    123





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   123
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   123                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="126"><![CDATA[Saberes previos         Movimiento parabólico

                              ¿En qué campo se
                         aprecian más los movimientos   Seguramente alguna vez has lanzado una pelota “lo más lejos posible”.
                         compuestos?
                                                       ¿Te fijaste cómo se desplazó la pelota? La trayectoria descrita por la
                                                       pelota, al ser lanzada, es una parábola, si tenemos en cuenta que es
                                                       un sistema de referencias con un eje x y un eje y, donde el eje x corres-
                              Desequilibrio cognitivo  ponde a la traslación horizontal en el plano que se mueve el objeto,

                              ¿Podrá un objeto ir en   mientras que el eje y define la variación de altura que va alcanzando
                         MRU y MRUV a la vez? ¿De qué   el objeto a lo largo de su movimiento.
                         manera esto es posible?









                              Laboratorio casero

                              Realiza tu propio
                         minicohete
                         Consigue 4 fósforos que
                         puedan ser doblados. Con un                                                               Shutterstock, 2753889
                         pedazo de papel aluminio, lo
                         suficientemente grande, enrolla
                         las cabezas de los fósforos de tal
                         manera que estén casi selladas   La forma de esta trayectoria se debe a que la pelota inicialmente po-
                         y solo exista un espacio por el   see una velocidad que hace que se desplace en el sistema de refe-
                         cual puedas encender el cohete.   rencia. La influencia de la aceleración de la gravedad sobre la pelota
                         Dobla los fósforos para poner   hace que disminuya su velocidad hasta cero y que luego descienda,
                         el cohete en forma de pedestal.   acelerándose en la caída.
                         Enciende el cohete desde la
                         parte de abajo y observa cómo
                         vuela.                              y                                      g= 9,8 m/s²
                                                                       v   v R  v = 0  v x
                                                                               y
                                                                   v    y               v
                                                                    y                    x
                                                                             v
                                                                             x
                                                                                    v y         v x
                                                                 v i     v x  y max
                         Fuente: http://rutanortelaguna.blogspot.com/2012/11/  v i y     v y
                         aeronautica-en-miniatura.html
                                                                  θ
                                                                                                           x
                         Responde algunas preguntas           0    v i x
                         respecto a este experimento.                      X max                     v
                                                                                                      R
                         ¿Dónde se aplica este méto-
                         do en la vida real? ¿Por qué el    Figura 4.3.
                         cohete es lanzado por el aire?
                         ¿Podrías calcular la velocidad   El movimiento parabólico es compuesto. El MRU está presente en el
                         inicial con la que el cohete es   eje horizontal del objeto, y el MRUV, en el eje vertical. Ambos se anali-
                         lanzado?
                                                       zan independientemente, pero forman parte de un solo movimiento.


                        CN.F.5.1.29. Describir el movimiento de proyectiles en la superficie de la Tierra, mediante la determinación de las coordenadas horizontal y vertical del objeto para cada
                        instante del vuelo y de las relaciones entre sus magnitudes (velocidad, aceleración, tiempo); determinar el alcance horizontal y la altura máxima alcanzada por un proyectil
                        y su relación con el ángulo de lanzamiento, a través del análisis del tiempo que se demora un objeto en seguir la trayectoria, que es el mismo que emplean sus proyecciones
                        en los ejes.
             124





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   124                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   124]]></page><page Index="127"><![CDATA[Ejemplo
                    En un partido de fútbol, el arquero de la Figura 4.4. le lanza la pelota a
                    uno de sus compañeros, localizado a la mitad del campo de juego. Si   y
                    el arquero dispara la pelota con un ángulo de 40° y con una velocidad
                    inicial de 30 m/s, determinemos:
                    Tiempo en que la pelota se mantiene en el aire, el alcance máximo de
                    la pelota, la posición del compañero con respecto al arquero, la altura   v  v
                    máxima de la pelota, la posición de la pelota en un tiempo t = 1 s  0 y






                                                                                        θ
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                                                             v
                                                                                              0          x
                                                                                               x
                                                                                    Figura 4.5.
                      Figura 4.4.
                    La velocidad se descompone en sus dos componentes, siendo la com-  Competencia digital
                    ponente del eje x la velocidad del MRU, y la componente del eje y la
                    velocidad inicial del MRUV.                                        Amplía tu conocimiento
                                     m                                             en movimiento parabólico,
                                          (
                    v = v  cos θ ( ) = 30  ⋅cos 40°)  v = v  sen θ ( )             ingresando al siguiente enlace
                     x
                                                        0
                                                   0 y
                         0
                                     s                                             web: lynk.ec/11f17
                          m               m              m                  m
                                                                (
                               (
                    v = 30  cos 40°)=22,98        v = 30   v  sen 40°) = 19,28
                                                            0
                     x
                                                   0 y
                           s              s               s                 s
                    Para calcular el tiempo de vuelo, tenemos en cuenta que la pelota
                    subirá hasta un punto donde su velocidad será 0, y luego bajará hasta
                    el mismo nivel inicial en y. Su desplazamiento en subida es el mismo
                    que el de bajada, y la aceleración de la gravedad es constante, por lo
                    que el tiempo de vuelo será igual al doble del tiempo de subida.
                                                                m
                         v −  v       − v            v     19,28
                      g =  fy  y 0  t =  oy  t =  t 2 = 2  oy  =  2  s  = 3,93  s.      Interculturalidad
                                                                /
                            t s    s    g    v   s    g    9,8  ms 2
                                                                                       La pelota nacional es
                    El alcance máximo será la distancia total que recorrerá horizontal-  un juego muy antiguo que se
                    mente el balón antes de alcanzar nuevamente el suelo, por lo que:  mantiene vivo, pues afianza la
                                   d = v t = 22,98  m ⋅ 3,93  s=  90,31 m          identidad e historia del norte
                                        ⋅
                                    x  x  v       s                                andino. Consiste en dos equi-
                                           
                                           r j ( 90,31   i +   j 0 )             pos de 5 peloteros. Se juega con
                                             =
                                                                                   una tabla en forma de paleta de
                    La altura máxima es la que alcanza en el momento en que su veloci-  1 metro de largo y 2,5 kilos de
                    dad es 0:                                                      peso, con pupos de caucho y
                                1          m       1    m      2                   pelotas de viento. En general, se
                         =
                                    2
                        h   v t −  gt = 19,28  1,97 s−  9,8  ( 1,97 s) = 18,97  m.  lanza con tiro parabólico.
                            0
                            ys
                                2  s        s      2    s 2
                    Usamos las ecuaciones antes descritas para distancia, solo que en este
                    caso el tiempo es igual a 1 s:
                      d= v t = 22,98  m  s 1 ⋅  = 22,98 m= 22,98  m
                          x
                                  s                                                                           Chaza, www.wikimedia.org
                             1         m      1   m    2
                                2
                     h= v t−  gt = 19,28   s 1 ⋅  −  9,8  s 1 () = 14,38  m
                          y 0
                             2          s     2   s 2
                     
                     r b ( 22,98   i + 14,38  jm )                               ¿Qué otros juegos utilizan el tiro
                       =
                                                                                   parabólico? Averigua.
                                                                                                                     A 125

                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   125
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   125                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="128"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.6.1.

                        1
                            Actividad investigativa                                         Estrategia de
                            Indaga y responde en tu cuaderno: ¿por qué en el movimiento     investigación
                            parabólico podemos considerar que son independientes los mo-
                            vimientos en la dirección x y en la dirección y?           La primera respuesta obtenida no
                                                                                       siempre es la respuesta correcta.
                            Respuesta abierta

                        2   Resuelve en tu cuaderno los siguientes problemas.


                            a) Una chica va a un parque de diversiones. En una de las atracciones se ofrece un peluche de
                              premio a cambio de disparar un dardo a un blanco determinado. La chica se encuentra a 6 m del
                              blanco, dispara desde una altura de 1,65 m y el blanco se encuentra a 2 m de altura. Si la chica
                              lanza el dardo a una velocidad de 15,5 m/s, ¿con qué ángulo debe lanzar el dardo para ganarse el
                              premio?  tan (θ) = 7,982 → θ  = 82,85°
                                                  1
                                       tan (θ) = 0,185 → θ  = 10,48°
                                                  1
                            b) Bob Beamon tiene el récord del salto más largo realizado en los Juegos Olímpicos de México, en
                              1968, con una longitud de 8,90 m. Asumiendo que la altura en su punto máximo es de 1,10 m,
                              ¿cuánto tiempo demoró el salto realizado por Bob? ¿Con qué velocidad partió Bob para realizar
                              su hazaña?  V = 10,50 m/s

                            c) Supón que se realiza un lanzamiento de un proyectil de manera simultánea en la Tierra y en Júpi-
                              ter. El proyectil es lanzado con un ángulo de 30° y una velocidad inicial de 40 m/s. Si la aceleración
                              de la gravedad en la Tierra es de 9,81 m/s  y en Júpiter es de 24,79 m/s , ¿cuál de los dos proyectiles
                                                                 2
                                                                                         2
                              llega primero al suelo y por qué? ¿Cuál de los dos logra mayor altura y alcance? ¿Por qué? Compa-
                              ra el tiempo de vuelo de los dos proyectiles y saca las conclusiones pertinentes.
                               Tierra: t = 4,08 s; d = 141,37 m; h = 20,40 m  Júpiter: h = 8,07 m; t = 1,614 s; d = 55,91 m
                            d) Un grupo de bomberos debe rescatar a un hombre de un edificio en llamas; la única forma de
                              hacerlo es pidiéndole que salte a una camilla de seguridad colocada a una distancia horizontal de
                              4 m del edificio. El hombre se encuentra a una altura de 6 m sobre la camilla. ¿Con qué velocidad
                              debe saltar para llegar al centro de la camilla si esta tiene 3 m de largo?
                              Si el hombre es salvado, y si poner y quitar la camilla les llevó a los bomberos 20 min, ¿cuánto
                              tiempo duró el rescate?
                               t = 1,106 s                          Vo = 4,97 m
                        3   Un jugador de fútbol americano patea el balón con una velocidad de 30 m/s,

                            y este lleva un ángulo de elevación de 48° respecto a la horizontal. Determi-          Shutterstock, 1229315590
                            na la altura, el alcance y el tiempo que permanece en el aire.

                               h =  25,36 m   A = 91,33 m   t = 4,55 s

                        4   Se dispara un proyectil con una velocidad inicial de 80 m/s y un ángulo de 30° por encima de la
                            horizontal. Calcula:


                            a) la posición y velocidad después de los 6 s.
                            b) el tiempo para alcanzar la altura máxima.             r  =  415,68 m ; r  = 63,6 m
                                                                                     x
                                                                                             y
                                                                                     v = 71,79 m/s
                                                                                     t = 4, 08 s
                            c) el alcance horizontal.                                A = 565,23 m
             126





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   126
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   126                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="129"><![CDATA[5    Un jugador de los Patriotas de la NFL le pega al balón con un ángulo de 37° con respecto al plano
                        horizontal, imprimiéndole una velocidad inicial de 15 m/s. Encuentra:

                        a) el tiempo que dura la pelota en el aire.
                                                                      t = 1,84 s
                                                                      h  = 4,15 m
                        b) la altura máxima y el alcance horizontal.  A = 22,04 m
                                                                       max

                   6    En grupos de tres personas, resuelvan los siguientes problemas.


                        a) Un mono ve que una fruta está a punto de desprenderse de un árbol y se lanza directamente
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                          sobre ella. En el mismo instante en que el mono salta, la fruta se suelta y cae.
                          Demuestren que el mono llega a la fruta sin importar la velocidad de salto del mono, siempre
                          que este haga contacto con la fruta antes de que llegue al suelo. Respuesta abierta
                        b) Una rana salta con un ángulo de 40° con respecto a la horizontal y una velocidad inicial de 2,35
                          m/s desde la posición “1” (0i ; 0j ) m, de un sistema de referencia determinado. En el mismo instan-
                                                  ⃗ ⃗
                          te en que la rana salta, una lechuza se encuentra en la posición “2” (–1,75i  ; 5j) m.
                                                                                           ⃗
                                                                                        ⃗
                          Si la lechuza atrapa a la rana en el instante en que alcanza su altura máxima de salto, determinen:
                          1) la posición en que la rana es capturada.                        t = 0,15 s
                                                                                             h = 0,116 m
                          2) la rapidez de la lechuza si se movió con MRU.                   x = 0,27
                                                                                             Posición = (0,27i + 0,116 j) m
                          3) el vector de velocidad de la lechuza.                           Rapidez = 35,23 m/s
                          4) el tiempo que demora este evento.                               alcance  = 0,54 mm
                                                                                                 max
                                                                                                 = (2,02i−4,88 j) m
                                                                                             r
                                                                                             lechuza
                          5) el alcance máximo que hubiera logrado la rana si no era capturada por la lechuza.
                          6) la altura máxima de la rana.
                          7) el vector desplazamiento realizado por la lechuza.
                        c) Una mujer que practica tiro con arco dispara una flecha desde su posición inicial (0 ; 0). La flecha
                          golpea a un blanco determinado. Sin embargo, de no haber golpeado el blanco, la flecha hubiese
                          descrito un movimiento parabólico perfecto, alcanzando una altura máxima de 3,7 metros y un
                          alcance máximo de 6,7 pies, demorando en este movimiento completo 1,4 segundos.

                          Si la flecha golpeó el blanco en 1,12 segundos, determinen la rapidez y velocidad inicial con que la
                          flecha fue lanzada, la posición del blanco y el vector desplazamiento desde el punto inicial a la posi-
                          ción del blanco.  Vox = 1,31 m/s      Vo  = (1,31i + 8,72j) m/s  y = 2,43 m
                                         Voy = 8,72 m/s         x = 2,43 m              r = (2,43i + 3,62j) m


                   7
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        Organícense en grupos de cinco personas, y utilicen lo que      funcional en el aula
                        tienen a mano para realizar un lanzamiento que describa un
                        movimiento parabólico.                                     Sin importar las diferencias o
                                                                                   similitudes que podamos tener
                        Tomen el tiempo de duración del lanzamiento y el alcance   unos con otros, todas las per-
                        máximo logrado. Con esta información, calculen la velocidad   sonas tenemos la necesidad de
                        inicial del objeto y el ángulo con el que fue lanzado. Analicen   desarrollar la autoestima y de
                        cómo este tipo de fenómenos son aplicables a la vida real y co-  vivir en un entorno agradable
                        menten en qué otro tipo de situaciones ocurre el movimiento   y seguro.
                        parabólico.


                                                                                                                    127





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   127
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   127                                                                        21/1/25   11:48]]></page><page Index="130"><![CDATA[Saberes previos         Ecuaciones del movimiento

                              ¿Cuáles son todas las
                         ecuaciones que conoces de     Como se ha dicho, el movimiento parabólico es una combinación de
                         MRU y MRVU?, ¿cuáles son      ambos movimientos: MRU y MRUV. Por ello, las ecuaciones usadas
                         útiles en este capítulo?      en este movimiento son las mismas que en MRU y MRUV, con la úni-

                                                       ca diferencia de que, al ser un solo movimiento, se pueden relacionar
                              Desequilibrio cognitivo  las ecuaciones de los movimientos entre sí, como se podrá observar
                                                       a continuación.
                              ¿Qué diferencia existe
                         en las ecuaciones usadas en el   Tiempo de vuelo. El tiempo de vuelo es la duración completa del
                         movimiento parabólico y las   movimiento. Para determinarlo, se sabe que la velocidad final del pro-
                         usadas en MRU y MRUV?
                                                       yectil será de la misma magnitud que la velocidad inicial, por lo que:
                                                                         v −  v  
                                                                    −=    fy   y 0         v =−  v  y 0
                                                                      g
                                                                                            fy
                                                                            t v
                                                                                  − v − v
                                                                               g =   y 0  y 0
                                                                                      t v
                                                                                   −  v 2
                                                                                t =  − g  y 0
                                                                                v
                                                                                     v 2
                                                                                 t =   y 0
                                                                                 v
                                                                                     g
                              Competencia
                              matemática               Alcance. El alcance es la distancia horizontal que desplazará el cuer-
                                                       po en el mismo nivel de lanzamiento.
                              Las funciones trigonomé-
                         tricas son aquellas cuya variable   En el cálculo horizontal con MRU, tenemos:
                         independiente es un ángulo.                            d  = v t
                                                                                 max
                                                                                      x v
                         Suelen incluir términos que   Con la ecuación obtenida de t , tenemos:  d  = v  2v oy
                         describen la medición de ángulos                        v          máx  x  g
                         (expresados como radianes) y                                              2v  sen θ ( )
                         triángulos, como seno, coseno,   Si reemplazamos v   y  v , tenemos:  d máx  = v  cos θ ( )⋅  o
                                                                                            0
                         tangente, cotangente, secante y               x   oy                         g
                         cosecante.                    De la identidad trigonométrica, tenemos: 2cos θ ( ) sen θ ( ) = sen 2 θ ( )
                                                       Si reemplazamos la ecuación de alcance máximo sería
                                                                                  v  sen2 θ ( )
                                                                                    2
                                                                                =
                                                                                   o
                                                                             d
                       Shutterstock, 2051485646        En este caso, el mayor alcance que podrá tener cualquier lanzamien-
                                                                              máx
                                                                                       g

                                                       to será cuando sen(2θ) = 1. Esto se da cuando 2θ = 90°, por lo que
                                                       dada será el ángulo de 45°.
                         Los radianes son otra manera de   el ángulo en el que obtendremos el mayor alcance con la velocidad
                         medir la apertura de un ángulo,
                         ¿cómo se hace?                Ecuación / Fórmula
                                                       Existe una tendencia a confundir estos dos conceptos a la hora de de-
                                                       finirlos, pero la verdad es que son muy distintos. Una ecuación es una
                                                       expresión fundamentada en demostraciones científicamente sólidas.
                                                       Una fórmula es una igualdad determinada a partir de la experimenta-
                                                       ción con resultados inciertos.

                        CN.F.5.1.5. Reconocer que la posición, la trayectoria y el desplazamiento en dos dimensiones requieren un sistema de referencia y determinar gráfica y/o analíticamente
                        los vectores posición y desplazamiento, así como la trayectoria de un objeto, entendiendo que en el movimiento en dos dimensiones, las direcciones perpendiculares del
                        sistema de referencia son independientes.
             128





                                                                                                                     21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   128                                                                        21/1/25   11:48
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   128]]></page><page Index="131"><![CDATA[Altura máxima. La altura máxima es la distancia que alcanza verti-  Competencia digital
                    calmente el objeto analizado en el instante en que su velocidad en el
                    componente y es cero.                                              Visita la dirección:
                                          v
                    El tiempo será igual a:  ts=  y 0                              lynk.ec/11f18
                                           g
                                                    1
                                         h  = v  t − g t  2
                                          máx  0 y  s   s
                                                    2
                    Al reemplazar las ecuaciones de t  y v  , tenemos:
                                                s  oy
                                                          o(
                                            v  sen θ ( )  1 v sen θ ( )) 2
                               h   = v  sen θ ( )  o  − g
                                      0
                                máx
                                                g     2      g
                                                                                   y en la sección Laboratorio,
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    Si resolvemos la ecuación de altura máxima, tenemos:           realiza cinco lanzamientos con
                                               v  sen θ ( )                        diferentes velocidades, ángulos
                                                    2
                                                 2
                                          h  =  o                                  y posiciones. Registra los datos
                                           máx
                                                  2g                               y dibuja la gráfica obtenida a
                    Cabe decir que la ecuación de alcance horizontal es aplicable solo   partir de los resultados de cada
                    para las condiciones que se dan; es decir, cuando el objeto despega   experimento.
                    del suelo y regresa al suelo.




                                                                                        Estrategia para
                                                                                        resolver un problema

                                                                                   Antes de comenzar a resol-
                                                                                   ver un problema, lee bien su
                   Shutterstock, 193299722                                         datos. Procura visualizar qué se
                                                                                   enunciado e identifica todos los
                                                                                   te pide resolver y ayúdate con
                                                                                   un dibujo.
                      Figura 4.6.



                    Pero existen casos donde esto no se cumple, por lo que se deben
                    analizar los movimientos mediante las ecuaciones básicas de movi-
                    miento parabólico.



















                      Figura 4.7.



                                                                                                                     A 129





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   129                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   129]]></page><page Index="132"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1.

                        1   Analiza y responde. ¿Qué es la aceleración de la gravedad?

                            La aceleración de la gravedad es la aceleración que la Tierra ejerce sobre todos los cuerpos dentro de su campo por su fuerza gravitatoria.

                        2   Actividad investigativa                                         Estrategia de
                                                                                            investigación
                            Indaga y explica: ¿por qué con ángulos complementarios se
                            obtienen alcances iguales?                                 Tanto la realización de una in-
                                                                                       vestigación bibliográfica como
                            La ecuación de alcance máximo es sen2(Ɵ), y este valor para los ángulos complementarios es el mismo,
                            por lo cual todos los valores son el mismo, el  valor del alcance máximo es idéntico.  de campo son importantes.

                        3   En una película de acción, la protagonista lanza una granada a los pies del enemigo para derrotarlo,

                            y nunca falla si lanza la granada con un ángulo de 35° y a una velocidad de 15 m/s.
                            Con ayuda de las ecuaciones del movimiento, responde: ¿cuánto tiempo se demora en llegar la
                            granada a los pies del enemigo? ¿A qué distancia se encontraba el enemigo? ¿Qué altura máxima
                            logró alcanzar la granada?

                            tv  = 1,754 s            h  = 3,77 m             d  = 21,55 m
                                                                              max
                                                     max
                        4   Lucas y Marcos juegan a la guerra con bolas de nieve. Entre ellos hay una
                            distancia de 6 metros. Si Marcos le lanza a Lucas una bola de nieve con un             Shutterstock, 523669693
                            ángulo de 40° y lo golpea en la misma altura del lanzamiento, ¿con qué
                            velocidad lanzó Marcos la bola? ¿Qué altura máxima logra la bola? ¿Cuál es
                            el tiempo de subida del movimiento parabólico?
                            V  = 7,73 m/s            t  = 0,506 s            h  = 1,258 m
                             o                       s                        max

                        5   En la batalla de Tarqui, un bravo colombiano dispara un fusil con bayoneta a un aguerrido peruano
                            que se encuentra a una distancia de 55 metros. Si la bala logra una altura máxima de 1,98 metros, fue
                            disparada desde una altura de 1,75 metros y hace contacto en la misma altura, ¿cuál es el ángulo de
                            disparo? ¿Qué tiempo demora el disparo en el aire?
                            θ = 0,958

                        6   En un parque de diversiones, un hombre debe lanzar una pelotita dentro de un agujero, a cuatro dife-
                            rentes distancias, para ganar un premio. El hombre lanza la pelota a una altura de 1,7 metros, y el agujero
                            se encuentra a una altura de 2,3 metros. La siguiente distancia es un metro más que la distancia anterior.
                            Si el hombre acierta la primera vez, lanzando la pelotita con una velocidad de 18 m/s y en un ángulo de
                            47°, ¿a qué distancia estuvo en el primer lanzamiento y con qué ángulo llega la pelota al agujero? ¿Qué
                            velocidad y ángulo de lanzamiento debe tener en las tres distancias posteriores para ganar el premio?

                            θ = 314,02°          2da distancia v  = 17,73 m/s  3era distancia v  = 17,445 m/s  4ta distancia v  = 17,16 m/s
                                                        o2                   o3                  o4
                        7   Un bombardero vuela horizontalmente a una altitud de 3 200 pies con una velocidad de 400 pies/s,
                            cuando suelta una bomba. Cinco segundos más tarde, un cañón situado bajo la trayectoria del bombar-
                            dero, pero 5 000 pies antes del punto en que el bombardero soltó la bomba (se supone que el cañón, en
                            el suelo, está a 3 200 pies bajo la trayectoria del avión) dispara un proyectil. Si el proyectil hace explotar la
                            bomba a 1 600 pies de altura, halla el ángulo de elevación del cañón y la velocidad inicial del proyectil.

                            v  = 1852,72 ft/s        θ = 12,41°
                             0
             130





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   130                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   130]]></page><page Index="133"><![CDATA[8    Analiza y responde. Un tenista golpea un mate (smash) paralelo por el centro de la pista. Ha gol-

                        peado la pelota horizontalmente a 108 km/h y a 2,70 m de altura. La bola ha impactado a 1,51 m de
                        la línea de fondo contraria.

                        Nota: Una pista de tenis mide 23,77 m entre líneas de fondo. La red, en el centro, tiene una altura
                        de 0,914 m.

                        a) ¿Cuál es el tiempo de vuelo de la bola?  t  = 0,74 s
                                                                v
                        b) ¿A qué altura pasará la bola sobre la red?  h = 1,01 m
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                   9    En la ceremonia de inauguración de unas olimpiadas, un arquero lanza una flecha en llamas que
                        logra introducir en el centro del pebetero y enciende su interior. El pebetero está a una altura de
                        36 m sobre el punto de lanzamiento y a una distancia horizontal de 35 m. Encuentra:

                        a) ¿cuál es el tiempo de vuelo de la flecha en movimiento? (se desprecia el rozamiento).  t  = 5,75 s
                                                                                                     v
                        b) ¿a qué velocidad debe lanzar la flecha, si el ángulo de tiro es de 80°?  v  = 35 m/s
                                                                                      0
                        c) ¿cuál será la velocidad de entrada al pebetero y el ángulo?  v = –21,99 m/s    α = –74,54°



                   10                                                                   Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Reúnanse en grupos de cuatro personas y resuelvan las si-
                        guientes interrogantes.                                    Debido a los prejuicios que
                                                                                   se crean en las sociedades
                        Supongan que se lanza una pelota varias veces con una velo-  modernas, la discapacidad
                        cidad inicial determinada y diferentes ángulos (30°, 38°, 45°, 50°,   puede generar inseguridades.
                        60°). Relacionen el alcance y la altura máxima de cada uno de   Es importante construir una
                        los lanzamientos.                                          sociedad inclusiva con todas las
                                                                                   personas.
                        a) Determinen cuál de todos logra el alcance más largo.
                        b) Determinen cuál de todos logra la mayor altura.

                        c) Expliquen por qué razón los lanzamientos tendrán la misma relación unos con otros, sin importar la
                          velocidad inicial.



                   11   En 1996, el atleta Jan Zelezny logró el récord de lanzamiento de jabalina con una distancia de

                        98,48 metros. Si lanzó la jabalina con un ángulo de 41° para lograr su cometido:

                        a) ¿cuál fue la altura máxima lograda por la jabalina?                 V  = 31,22 m/s
                                                                                                o
                                                                                               h  = 21,40 m
                                                                                                max
                        b) ¿cuánto tiempo duró el lanzamiento?                                 t  = 4,175 s
                                                                                                v
                                                                                               d  = 99,46 m
                                                                                                max
                                                                                               t = 4,51 s
                        c) ¿con qué velocidad inicial lanzó Jan la jabalina?
                        d) ¿qué alcance hubiera logrado si conservaba la misma velocidad, pero lanzaba con un ángulo de 45°?
                        e) ¿cuánto aumenta el tiempo en esta segunda consideración, con respecto al primer lanzamiento?

                                                                                                                    131





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   131
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   131                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="134"><![CDATA[Saberes previos         Ecuación de la trayectoria

                              ¿Para qué podría ser-
                         virnos el conocimiento de la   El movimiento parabólico está definido por sus variables: velocidad
                         posición de un objeto durante   inicial, ángulo de lanzamiento y aceleración de la gravedad.
                         el movimiento parabólico?

                                                       Como habíamos visto en matemática, la parábola es una línea curva
                              Desequilibrio cognitivo  que puede definir sus componentes (x,y) mediante una ecuación ana-
                                                       lítica, es decir, teniendo definidas las variables de velocidad inicial, án-
                              Si necesitáramos cono-   gulo de lanzamiento y aceleración de la gravedad. Con esta ecuación
                         cer la posición de un cuerpo   podremos obtener la posición del elemento en análisis, en cualquier
                         en movimiento parabólico en   momento del movimiento.
                         un instante dado, ¿cuál sería la
                         forma más efectiva de obtener
                         este dato?                    La ecuación se deduce de la siguiente manera:
                                                       Usamos ambas ecuaciones de MRU y MRUV:
                               Glosario
                                                                   1   2
                              deducir. Extraer un juicio   h = y = v t− g t             d = x = v t
                                                                oy
                                                                                                 x
                                                                   2
                         a partir de hechos, proposicio-                                    x
                         nes o principios, sean generales                               t=
                         o particulares.                                                   v x
                         v. Símbolo matemático que     v = v cos θ ( )                  v = v sen θ ( )
                                                            0
                                                                                              0
                                                        x
                                                                                         0 y
                         significa “o”.
                                                       Reemplazamos las componentes de la velocidad en las ecuaciones
                                                       del movimiento parabólico:
                              Humor
                                                                      1                        x
                                                       y = v sen θ ( )⋅t −  g t 2       t =
                                                            o
                                                                      2                     v cos θ ( )
                                                                                             0
                                                       Reemplazamos t de la ecuación de MRU en la ecuación de MRUV:

                                                                      x      1  ⎛ ⎜  x  ⎞ ⎟ 2
                                                       y = v sen θ ( )⋅    −   g⋅⎜ ⎜    ⎟ ⎟ ⎟ ⎟
                                                                   v cos θ ( )
                                                            o
                                                                    0        2  ⎜ ⎝ v cos θ ( )⎠
                                                                                  0
                                                       Resolvemos:
                       www.lacienciaconhumor.blogspot.com  Con esta ecuación, al insertar una coordenada de  x  y, sabremos
                                                                          2
                                                                         x
                                                       y = x tan θ ( )− g
                                                                     2v cos θ ( )
                                                                        2
                                                                           2
                                                                       0
                                                       la otra coordenada y conoceremos así la posición del elemento
                                                       en análisis, en cualquier instante del movimiento.








                        CN.F.5.1.29. Describir el movimiento de proyectiles en la superficie de la Tierra, mediante la determinación de las coordenadas horizontal y vertical del objeto para cada
                        instante del vuelo y de las relaciones entre sus magnitudes (velocidad, aceleración, tiempo); determinar el alcance horizontal y la altura máxima alcanzada por un proyectil
                        y su relación con el ángulo de lanzamiento, a través del análisis del tiempo que se demora un objeto en seguir la trayectoria, que es el mismo que emplean sus proyecciones
                        en los ejes.-

             132





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   132                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   132]]></page><page Index="135"><![CDATA[Ejemplo                                                             Competencia
                    Un circo tiene el espectáculo del “hombre bala”. El hombre debe ser   socioemocional
                    disparado por un cañón, alcanzar su altura máxima atravesando un    Una forma común de
                    aro de fuego ubicado a una altura de 7 metros, y finalmente debe   aplicar el tema de trayectoria se
                    aterrizar sobre una red de seguridad, ubicada a 30 metros.     dan en movimientos de misiles,
                    Las personas del circo deben saber con qué velocidad y con qué án-  balas y proyectiles.
                    gulo deberían disparar al hombre para que logre su objetivo.
                    Considerando lo estudiado previamente, respondemos estas incógnitas:
                    ¿cuál es el ángulo de lanzamiento? ¿Cuál es la velocidad del hombre?
                    Si se quiere agregar dos aros más al acto, y se les quiere situar a distan-               Shutterstock, 539376745
                    cias iguales entre sí, ¿a qué altura deberán estar los anillos?
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    Los datos mencionados proporcionan dos posiciones del “hombre bala”.  ¿Qué opinas sobre la guerra y
                    x = 15 m              y = h  = 7 m                             sobre cómo la ciencia, a veces,
                                              máx
                    x = d  = 30 m         y = 0                                    aporta a la destrucción de
                        máx                                                        vidas?
                    Al reemplazar estos datos en la ecuación de la trayectoria, tenemos
                    dos ecuaciones:
                                                 x 2
                              y = x⋅tan θ ( ) − g ⋅
                                             2⋅v cos θ ( )
                                                    2
                                                2
                                                0
                                                   15 2                   v
                              7 = 15⋅tan θ ( )−9,8⋅           (1)          o               7 m
                                               2⋅v cos θ ( )
                                                     2
                                                  2
                                                 0
                                                   30 2
                              0 = 30⋅tan θ ( ) −9,8⋅          (2)             10 m
                                               2⋅v cos θ ( )                        20 m
                                                  2
                                                      2
                                                  0
                    Al resolver y despejar 2⋅v cos θ ( )   (2), nos queda:               30 m
                                             2
                                         2
                                         0
                                147
                    v cos θ ( ) =  tan θ ( )           (3)                Figura 4.8.
                      2
                         2
                     0
                    Al reemplazar (3) en (1), tenemos:
                                      15 2
                    7 = 15⋅tan θ ( ) −9,8  147      7=15tan θ ( )−7,5tan θ ( )
                                    2
                                      tan θ ( )
                                              7
                                      tan θ ( )=    θ =43,025°
                                             7,5
                    Reemplazamos θ en ecuación 3 y obtenemos:                           Competencia
                                                                                        matemática
                                                       147
                                          (
                                      2
                                          2
                                     v cos 43,025) =  tan 43,025)                       Para redondear un
                                                      (
                                      0
                                                  147                              número a una unidad determi-
                                    v =                                            nada, debemos fijarnos en la
                                     0
                                          tan 43,025) cos 43,025)
                                            (
                                                      (
                                                      2
                                                                                   cifra inmediatamente posterior
                                                    m                              (la que le sigue) y:
                                            v = 17,17
                                             0
                                                    s                              a) si es mayor o igual que 5
                    Los anillos se situarían a  x = 10  y  x = 20. Reemplazando ambos valo-  (5, 6, 7, 8 , 9), se aumenta en
                    res en la ecuación, se tiene que:                              uno la cifra anterior.
                                       (
                              y = 10tan 43,025)−9,8      10 2                      b) si es menor que 5 (0, 1, 2, 3,
                                                            (
                                                        2
                               1                  2 ⋅17,17 cos 43,025)
                                                            2
                                                                                   4), se deja la cifra igual.
                                                         20 2
                                       (
                              y = 20tan 43,025)−9,8
                                                  2 ⋅17,17 cos 43,025)
                               2
                                                             (
                                                         2
                                                            2
                    Los resultados son:  y  = 6,22 m.             y  = 6,22 m.
                                     1                2
                                                                                                                     A 133
                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   133
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   133                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="136"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.6.1.

                        1                                                                   Estrategia de
                            Actividad investigativa                                         investigación
                            ¿En qué situaciones se puede aplicar el conocimiento de la
                            ecuación de la trayectoria?                                Es fundamental escoger una
                                                                                       metodología para realizar una
                                                                                       investigación.

                        2   Analiza y responde. ¿Qué utilidades puede tener la ecuación de la trayectoria?

                            Sirve para ubicar para ubicar un objeto en cualquier instante de su trayectoria, también sirve para calcular datos de un movimiento al tener medicio-
                            nes solo de distancias.
                        3   Responde argumentadamente. ¿Cuándo no puede ser aplicada la ecuación de la trayectoria?

                            Esta no puede ser aplicada cuando el ángulo de lanzamiento es 90° o 180° ya que no es una función esta ecuación.

                        4   En una competencia de lanzamiento de bala, un atleta lanza una bala con una velocidad de 13,4 m/s

                            y a un ángulo de 37,6°. Si la bala describe una trayectoria parabólica, determina:

                            a) la ecuación de la trayectoria generada por la bala.  y = 0,754x − 0,0428x 2
                            b) el alcance que logró el atleta si lanzó la bala a una altura de 1,85 metros.  x = 17,62 m

                            c) la altura máxima que logró la bala.  h  = 18,5 m
                                                              max
                            d) la posición de la bala en un tiempo t/4, si t se refiere al tiempo total del movimiento y la posición
                              de lanzamiento es (0 ; 0).  x  = 4,4 m/s  y = 2,49 m/s
                                                       ¼       ¼
                            Dibuja el vector desplazamiento entre estos dos puntos y descríbelo.



                        5   En una base militar se realizan pruebas de lanzamiento de misiles, y se debe calcular que un misil impacte
                            en un punto a 3 130 metros del punto de lanzamiento. Se utiliza la ecuación de la trayectoria para cal-
                            cular la velocidad con la que debe ser lanzado. Dispara el misil con un ángulo de 37° y logra una altura
                            máxima de 1 milla. Calcula la velocidad con la que debe ser lanzado; utiliza la ecuación de la trayectoria.
                            Vo = 316,93 m/s

                        6   En un partido de fútbol americano, un jugador se encuentra a 35 yardas
                            del poste de gol y debe patear la bola por dentro. El poste se encuentra a             Shutterstock, 345202907
                            una altura de 10 pies. Si el balón pasa por el poste justo en el instante de
                            su altura máxima, determina:

                            a) el ángulo de lanzamiento del jugador.  θ = 50,27°
                            b) la ecuación de la trayectoria del balón.  y = 1,20 x − 0,0043 x 2

                            c) el alcance máximo en metros resultante de un movimiento parabólico completo. x  = 70
                                                                                                     max

                        7   La ecuación de la trayectoria de un proyectil es y = –0,2x  + 3,8x – 5,8. Considera que la posición
                                                                             2
                            inicial de x  = 3. Determina: ¿a qué altura del nivel del suelo se inició el lanzamiento?, ¿cuál es la
                                     0
                            altura máxima que alcanza el proyectil?
                            y  = 3,8 m    h  = 12,25 m
                             0             max
             134




                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   134
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   134                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="137"><![CDATA[8    En un espectáculo del circo lanzan a un trapecista mediante una catapulta

                        para que pase por un aro de fuego colocado a una altura de 5 metros y a una           Shutterstock, 369135329
                        distancia de 30 metros con respecto al punto de lanzamiento de la catapulta.


                        •  ¿Con que ángulo y velocidad deben lanzar al hombre para lograr su objetivo?  θ = 18,3°
                        •  ¿A qué distancia debe encontrarse la camilla o red de seguridad de la catapulta para recibir al
                          hombre?   x  = 60 m
                                    max
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        •  ¿Qué ecuación de trayectoria describe el hombre al ser lanzado por la catapulta? y = 0,333x − 0,00726x 2
                        Dibuja la trayectoria del trapecista considerando cuatro diferentes posiciones, de acuerdo con la
                        ecuación de la trayectoria.



                   9    Un tren se desplaza durante el primer tramo de su recorrido a razón de 50 m cada segundo, en

                        dirección Este, y 30 m cada segundo en dirección norte. Calcula:
                        a) la ecuación de posición del tren en el tramo estudiado.  r(t⃗) = 50ti �⃗ + 30tj �⃗

                        b) la distancia al origen del tramo en función del tiempo.  r(t⃗) = 58,3 tm



                   10   Analiza, responde y justifica la respuesta. Un jugador patea un tiro libre y la trayectoria de la pe-
                                                             2
                        lota sigue la siguiente expresión y = –0,05x  + 0,7x; donde y es la altura en metros y x la distancia
                        horizontal.

                        a) ¿A qué distancia la pelota vuelve a tocar el piso si no hay ningún obstáculo?  x = 14 m
                        b) Si se coloca una barrera de altura máxima 1,8 m a 9 metros del pateador, ¿la pelota pasa la barrera?
                            Para justificar que la pelota pasa por encima, tenemos que demostrar que la función en el punto x = 9 es mayor que 1,8 m. Por tanto, a
                                         los 9 metros la pelota va a una altura de 2,25 metros, con lo que pasa por encima de la barrera de 1,8 metros
                   11   Una persona mira un partido de fútbol desde el borde de la cancha. Un jugador cobra un tiro libre y
                        el balón se aleja del observador. La pelota describe un movimiento parabólico dado por la siguiente
                                      2
                        ecuación: y = –x  + 25x – 100
                        Si x es la distancia desde el observador al balón, determina la distancia a la que caerá la pelota res-
                        pecto del espectador.

                        x = 20 m
                        Problema-decisión                                               Diversidad
                  12
                       Trabajo colaborativo                                             funcional en el aula
                       En grupos, inventen un ejercicio de mediana complejidad que
                       corresponda a una ecuación de trayectoria parabólica completa.  Sin importar las diferencias o
                                                                                   similitudes que podamos tener
                                                                                   unos con otros, todas las per-
                       Luego, examinen diferentes métodos para resolver el problema.   sonas tenemos la necesidad de
                       Finalmente, elijan el más rápido y expongan a la clase.     desarrollar la autoestima y de
                                                                                   vivir en un entorno agradable y
                                                                                   seguro.


                                                                                                                    135





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   135                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   135]]></page><page Index="138"><![CDATA[Saberes previos         Aceleración tangencial

                              ¿Alguna vez has saltado
                         de un columpio en movimien-   y normal
                         to?, ¿qué diferencia existe en tu
                         movimiento mientras estás en
                         el columpio y cuando saltas?





                       Shutterstock, 136966025



                                                                                                                   Shutterstock, 301121450



                              Desequilibrio cognitivo

                              ¿Qué hace cambiar la
                         dirección de la velocidad de un   La aceleración también forma parte del movimiento, y este, a su vez,
                         objeto?                       posee dos dimensiones. Es cierto que hasta ahora hemos considera-
                                                       do solo la aceleración de la gravedad y con dirección negativa en el eje
                                                       y, pero, como se ha dicho anteriormente, todo depende del sistema
                                                       de referencia.

                             Competencia digital               y                                         v x
                                                                                                     α
                              En el siguiente enlace en-                                        v y        v
                         contrarás un GIF que muestra
                         cómo varían las componentes                                             g
                         de la aceleración de la gravedad                                    α   t
                         a lo largo de la trayectoria:                                 g n
                         lynk.ec/11f19                                                     g
                                                                    θ
                                                                0                                          x


                                                         Figura 4.9.


                                                       En la Figura 4.9. podemos observar cómo la aceleración de la gravedad
                         Dibuja en tu cuaderno las     se descompone en dos. Tenemos, entonces, un componente de la ace-
                         componentes de aceleración en   leración, que está en la misma dirección que la velocidad del objeto en
                         diez instantes de una trayecto-  ese instante: la llamamos aceleración tangencial. La otra componente
                         ria cualquiera.               es perpendicular al movimiento y se denomina aceleración normal.


                                                       La aceleración normal es la encargada de cambiar de dirección del
                                                       movimiento. La aceleración de la gravedad es una constante, por lo
                                                       que la aceleración tangencial y la aceleración normal variarán a lo lar-
                                                       go de la trayectoria, dependiendo de la dirección que tome la veloci-
                                                       dad en el instante analizado.


                        CN.F.5.1.11. Identificar que la disposición en el plano de los vectores velocidad (tangente a la trayectoria) y aceleración (hacia el interior de la trayectoria) se puede proyectar
                        el vector aceleración en dos direcciones, una en la dirección de la velocidad y, la otra, perpendicular a ella.
             136





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   136                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   136]]></page><page Index="139"><![CDATA[Ejemplo                                                              y
                    Un gato acecha a un ratón sigilosamente. El  instante en que el
                    gato decide atacar, salta con un ángulo de 26° y con una velocidad          26°
                    de 25 m/s para lograr su objetivo.                                a t                 x
                    a) Calcula la aceleración tangencial y la aceleración normal un ins-
                      tante después del salto.                                             26°  a n
                    b) ¿Qué aceleración normal tiene en t = 4/5 t ?
                                                          v
                    Primero identificamos los datos del problema y los graficamos (Figura 4.10.):  g
                                               m
                                         v = 25  ; θ = 26°
                                          0
                                                s
                              y                                                     Figura 4.12.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                                                         m
                                                                                              (
                                                                                  a = 9,8   cos 73,68°)
                                  26º                                              n     s 2
                               0                                    x
                                                                                        Estrategia para
                      Figura 4.10                                                       resolver un problema
                    a)  En este caso usaremos la definición  aceleración normal para   Recuerda que lo importante
                      graficarla perpendicularmente a la dirección de la velocidad.  para resolver un problema es el
                      Mediante  geometría se deduce que el ángulo formado entre la     orden. La correcta organización
                      aceleración normal y la gravedad es igual a 26°.             de la información permite dis-
                      Podemos  calcular, entonces, la aceleración normal y tangencial   tinguir los datos necesarios para
                      en ese instante.                                             la solución del problema.
                      a = g cos 26°)                   a = g sen α ( )
                               (
                                                        t
                       n
                                (
                                                                 (
                      a = 9,8cos 26°)                  a = 9,8 sen 26°)
                                                        t
                       n
                              m                                m
                      a = 8,81                         a = 4,3                     En la Figura 4.11 observamos
                                                        t
                       n
                               s 2                             s 2                 que el ángulo entre la acelera-
                    b) Calculamos el tiempo de vuelo del gato cuando este salta:   ción normal y la gravedad es
                                               m
                                                    (
                          2v    2v sen θ ( )  2⋅25  sen 26°)                       el mismo que el ángulo entre
                      t =   oy  =  o     =     s        = 2,24 s                   la velocidad y su componen-
                       v
                           g        g             m
                                               9,8  2                              te en y, por lo que podemos
                                                  s         4
                    Las 4/5 partes del tiempo de vuelo son igual a:   t = 1,79 s   afirmar que:
                                                            5  v                   = 90 − arctan θ ( )
                    Calculamos v  y v  a ese tiempo:
                               y  x                                                v y
                                        (
                    v = v cos θ ( ) = 25  m  cos 26°) = 22,47  m                      = 90
                     x   0                                                         v
                                    s               s                               x
                    v = v −gt                                                                     v ( )
                                                                                                   y
                     y   oy                                                        α = 90 − arctan   =
                          m             m              m                                          v ( )
                                                                                                   x
                               (
                    v = 25   sen 26°) − 9,8  ⋅1,79 s = −6,58
                     y
                           s            s 2             s                                    ⎛ ⎜ ⎜  5,58 m ⎞ ⎟ ⎟
                    El signo negativo en la velocidad indica que está descendiendo.  90 − arctan ⎜ ⎜ ⎜ ⎜  s ⎟ ⎟ ⎟ = 73,68°
                                                                                                    ⎟
                                                                                                  m ⎟
                               y                                                             ⎜ ⎜ ⎝ 22,47  s ⎠ ⎟ ⎟ ⎟
                                                           v
                                                    α  θ a  x
                                                  v      t                         Calculamos la aceleración
                                                   y   a   v (4/5 tv)              normal:
                                                  g     n
                                                                                                       m
                                                                                      a = g cos α ( )− 2,75
                                                                                       n
                                                                                                       s 2
                                0                                  x
                      Figura 4.11.
                                                                                                                     A 137
                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   137                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   137]]></page><page Index="140"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1.

                        1                                                                   Estrategia de
                            Actividad investigativa                                         investigación
                            ¿De qué manera la aceleración normal varía la dirección de la
                            velocidad?                                                 Para una correcta investigación
                                                                                       es importante delimitar el pro-
                            Ver respuesta en lynk.ec/11f36
                                                                                       blema que se va a investigar.

                        2   De no existir la aceleración normal en el movimiento, ¿qué pasaría?

                            La aceleración normal es producto de la aceleración de la gravedad; en caso de no existir el movimiento sería un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
                            por la aceleración tangencial en la dirección del ángulo de lanzamiento.
                        3   ¿Qué función cumple la aceleración tangencial a lo largo de la trayectoria?

                            Ver respuesta en lynk.ec/11f36

                        4   Analiza y responde en tu cuaderno.

                            Un gorrión que construye su nido levanta una rama. A medio                             Shutterstock, 140801542
                            vuelo, un gato se abalanza sobre el gorrión con un salto en for-
                            ma en parabólica. Asustado, el gorrión suelta la rama cuando se
                            encuentra volando horizontalmente, en el mismo instante en
                            que el gato alcanza su altura máxima.

                            ¿Cuál es la relación entre las aceleraciones del gato y de la rama,
                            respectivamente? Reflexiona y concluye.
                            En ese instante, las aceleraciones de ambos objetos es la misma, porque en la máxima altura el objeto
                            en un movimiento parabólico solo posee aceleración centrípeta con valor de la aceleración de la gravedad.
                        5   Analiza nuevamente el salto del gato del problema anterior y responde las siguientes preguntas.


                            •  ¿Cuál es la aceleración tangencial y normal en la altura máxima?
                               La aceleración tangencial es nula, mientras que la normal es la de la gravedad.
                            •  ¿Cuál es la dirección de la velocidad en la altura máxima?
                               La velocidad es tangencial a la trayectoria, es decir solo existe velocidad horizontal.
                            •  ¿Qué relación tienen la aceleración tangencial y normal con la velocidad en la altura máxima?
                               La aceleración tangencial es nula y la normal es la que hace que el gato empiece a descender.


                        6   Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno.
                            Un golfista golpea la pelota y la lanza con un ángulo de 48° y una rapidez de 210 km/h. ¿Cuáles son
                            la aceleración normal y la tangencial en el instante en que la pelota toca el piso?

                            centrípeta = 7,28 m/s 2       tangencial = 6 56 m/s 2

                        7   Un hombre lleva consigo una lanza para cazar en la selva. Durante su cacería, observa una fruta que
                            se encuentra a una distancia de 18 m y 5 m de alto. El hombre arroja la lanza y logra darle a la fruta
                            en el instante en que la lanza alcanza su altura máxima.
                            ¿Cuál es la aceleración tangencial y normal de la lanza en este punto?, ¿con qué velocidad y ángulo
                            debe arrojar el hombre la lanza?
                            tangencial = 9,81 m/s 2       normal = 0




             138





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   138                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   138]]></page><page Index="141"><![CDATA[8    Escribe V (verdadero) o F (falso), según corresponda.

                        Se lanza un objeto con velocidad inicial oblicua y la trayectoria que describe es una parábola.

                        a) ¿Cuánto vale la componente vertical de la velocidad en el punto más alto de la trayectoria? En el
                          punto más alto de la trayectoria el móvil deja de subir para empezar a bajar, así que la componen-
                          te vertical de la velocidad es cero. Verdadero
                        b) ¿Cuál es, entonces, la dirección del vector velocidad en ese punto? La dirección del vector veloci-
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                          dad es, por tanto, vertical. Falso
                        c) ¿Cuál es la dirección de la aceleración de este movimiento en el punto más alto de la trayectoria?
                          La dirección de la aceleración en cualquier punto de la trayectoria es horizontal, puesto que es la
                          aceleración de la gravedad. Falso
                        d) ¿Qué ángulo forman la velocidad y la aceleración en ese punto? Como la dirección de la veloci-

                          dad es vertical y la de la aceleración es horizontal, el ángulo entre ambos vectores es recto. Falso
                        e) ¿Cuánto vale la componente tangencial de la aceleración en el punto más alto de la trayectoria?
                          Como el vector velocidad y el vector aceleración son perpendiculares, toda la aceleración es
                          componente normal. La componente tangencial de la aceleración es nula. Verdadero


                   9                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Reúnanse en parejas y resuelvan los siguientes problemas.
                                                                                   Es importante que haya tiempo
                        Una mujer sale de pesca. Se sienta al borde del agua y, con ayuda   suficiente para que se expresen
                        de su caña de pescar, lanza el anzuelo a una distancia de 43 m.    aquellas personas que pueden
                        El anzuelo alcanza una altura máxima de 12 m.              tener problemas de lenguaje
                                                                                   (en cuanto a ritmo o inteligibili-
                        a) Realiza un gráfico del movimiento.                      dad, por ejemplo).

                        b) ¿Con qué velocidad y ángulo debió lanzar el anzuelo la mujer?
                          Vo = 31,47 m/s      θ = 29,167°
                        c) ¿Cuál es la aceleración normal y tangencial de la mujer en el momento de su lanzamiento?
                          centripeta = 8,566 m/s  tangencial = 7,78 m/s 2
                                      2
                        d) ¿Cuál es el tiempo “t” que duró el lanzamiento del anzuelo?
                          t = 3,13 s
                        e) ¿Cuáles son las aceleraciones normales y tangenciales en los tiempos: t/2;  t/4;  3t/4;  t = 0?
                          centripeta = 9,8 m/s  tangencial = 0
                                     2
                        f) ¿Cómo se relacionan estas aceleraciones?
                          Mediante las velocidades, a medida que cambia.

                        La velocidad inicial de un cuerpo determinado es de 20 m/s. El cuerpo describe una trayectoria
                        parabólica y es lanzado con un ángulo de 45°. Determinen la aceleración tangencial y normal a un
                        tiempo de 1,5 segundos de iniciado el lanzamiento.
                        centrípeta = −0,3862 m/s 2    tangencial = 9,792 m/s 2


                        En un partido de voleibol se golpea la pelota en el saque y se la lanza con un ángulo de 62° y una
                        rapidez de 25 km/h. ¿Cuáles son la aceleración normal y la tangencial en el instante en que la pelota
                        toca el piso y entra dentro de la cancha, si esta tiene 18 m de largo?
                        centrípeta = 8,653 m/s 2      tangencial = 4,601 m/s   2

                                                                                                                    139





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   139
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   139                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="142"><![CDATA[Saberes previos         Gráficas del movimiento

                              ¿Cuál es la funcionalidad
                         de las gráficas?, ¿en qué nos  Las gráficas son elementos muy importantes a la hora de realizar un
                         ayudan?, ¿nos aportan algún   análisis. En este caso específico, nos permiten tener una información
                         beneficio?                    simplificada de los diferentes aspectos del movimiento.


                                                       En el análisis del movimiento parabólico, varias son las gráficas que
                              Desequilibrio cognitivo  nos pueden ayudar.

                              ¿Qué gráficas pueden
                         representar el movimiento en   x (m)
                         dos dimensiones?                                   x= v x  . t
                                                                                          posición x vs. tiempo

                                                                                      La Figura 4.13 corresponde
                                                                                      a MRU y demuestra que el
                                                                                      desplazamiento horizontal en
                                                                                      el movimiento parabólico es
                             Competencia digital          0                   t (s)   constante.

                              Realmente la acelera-
                         ción de la gravedad no es una    Figura 4.13.
                         constante. Alrededor de todo el
                         mundo varía, dependiendo del
                         lugar en donde nos encontre-      posición x vs. tiempo
                         mos. El valor de 9,8 m/s  es un                           y (m)
                                           2
                         valor promedio que se usa para                                           y= v yt  –   gt²
                                                                                                           2
                         facilitar los cálculos.       La Figura 4.14 indica dos
                         En el enlace encontrarás un   momentos del movimiento
                         programa que te permite saber   dentro del concepto MRUV,            h max
                         el valor de la gravedad en cual-  divididos entre sí en la altu-
                         quier lugar del mundo.        ra máxima del movimien-
                                                       to. El primero es MRUV         0
                         lynk.ec/11f20                                                                      x (m)
                                                       desacelerado, y el segundo
                                                       es MRUV acelerado.

                                                                                    Figura 4.14.



                                                                                            posición y vs. posición x
                                                        y (m)                     x 2
                                                                 y = x tan θ ( )− g
                                                                                 2
                                                                                    2
                         Determina la aceleración de la                        2v cos θ ( )  En la Figura 4.15. se
                                                                                0
                         gravedad en cinco lugares del                                     relacionan las dos com-
                         mundo.
                                                                                           ponentes que conforman
                                                                                           el movimiento parabólico.
                                                                                           Como se puede observar,
                                                                                           la ecuación de la trayec-
                                                            0                       x (m)  toria es la que define la
                                                                                           gráfica.
                                                         Figura 4.15.


                        CN.F.5.1.7. Establecer las diferencias entre vector posición y vector desplazamiento, y analizar gráficas que representen la trayectoria en dos dimensiones de un objeto,
                        observando la ubicación del vector posición y vector desplazamiento para diferentes instantes.

             140





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   140                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   140]]></page><page Index="143"><![CDATA[vx (m/s)                            Competencia
                                                                                        socioemocional
                                                                   vx= constante
                       velocidad x vs. tiempo                                           Así como en física, realizar
                                                                                   gráficas ayuda a entender con-
                    En la Figura 4.16. vemos que la                                ceptos, en la vida personal, escribir
                    velocidad horizontal se man-                                   diarios o dibujar lo que sentimos
                    tiene constante en todo el                                     desde nuestro mundo interior
                    movimiento.                                                    puede ayudar a aclarar las emo-
                                                                                   ciones que afloran gráficamente.
                                                     0                    t (s)

                                                     Figura 4.16.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                      Vx (m/s)

                                Vy
                                                       velocidad y vs. tiempo
                                    pendiente                                                                 Shutterstock, 1277736235
                              m= –g                En el movimiento parabólico, la
                        0                  t (s)   pendiente de esta gráfica (Figu-
                                                   ra 4.17.) siempre será el valor de   Antes de expresar emociones
                                                   la aceleración de la gravedad.  negativas, escribe o dibuja lo que
                                                                                   vives en tu interior; probablemen-
                                                                                   te el problema perderá intensidad

                      Figura 4.17.                                                      Competencia
                                                                                        matemática
                    aceleración  vs. tiempo
                                                                                        En Geometría, una
                                            a (m/s²)                               parábola es el lugar de los puntos
                    La aceleración respecto                                        del plano que equidistan de un
                    al tiempo no cambia                                            punto fijo (o foco) y de una recta
                    (Figura 4.18.). Es una                                         fija (o directriz). Así, cualquier
                    constante que en nues-   0                   t (s)             punto de una parábola está a la
                    tro planeta tiene el valor                  a= constante= –9,8 m/s 2    misma distancia de su foco y de
                    aproximado de                                                  su directriz.
                    –9,8 m/s ; el signo nos                                               Secciones cónicas
                           2
                    indica que su dirección    Figura 4.18                                      círculo
                                                                                                elipse
                    es hacia abajo.                                                              parábola
                                                                                                  hiperbola
                                                       En la Figura 4.19. obser-
                                                       vamos los elementos que
                                                       componen el movimiento                hiperbola
                               (x; y)                  parabólico: la posición de la    parábola
                                                       partícula en un tiempo de-          elipse
                        v                       v                                            círculo
                        0        g = 9,8 m/s²    x     terminado en la trayectoria;
                           r                                                                                  Shutterstock, 1462321379
                                         v             el vector desplazamiento
                                          y
                        θ                              en ese instante; la velocidad
                     0                                 inicial del movimiento con   Se sabe que la parábola es una
                                                       su respectivo ángulo; y la   de las secciones cónicas, ¿con
                                                       variación de su componen-   qué otras figuras comparte esta
                      Figura 4.19.                                                         Junto con la circunferencia, la elipse
                                                       te en Y, en otro instante.  categoría?  y la hipérbola.


                                                                                                                     A 141





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   141
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   141                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="144"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1.

                        1                                                                   Estrategia de
                            Actividad investigativa                                         investigación
                            Indaga sobre la importancia de la representación gráfica de
                            funciones.                                                 Para una investigación científica
                                                                                       es importante  dejar de lado
                              Respuesta abierta
                                                                                       creencias e ideas preconcebidas
                                                                                       que no han sido comprobadas.

                        2   Un hombre que practica parkour salta del borde de un tejado a otro a una distancia de 5,5 metros.

                            Si el hombre salta con una velocidad de 7,6 m/s y un ángulo de 35°:

                            a) opina: ¿llega al otro tejado?  a) d  = 5,54 m → si cruza
                                                         max
                                                       b) h   = 0,97 m
                                                          max
                            b) responde: ¿cuál es la altura máxima lograda por el hombre?  x(m)  c) y d)  y(m)  e) y f)
                            c) dibuja las gráficas del movimiento del hombre en el eje X.   3,54    0,97
                            d) representa todas las variables del gráfico del literal c.  2,77
                            e) dibuja las gráficas del movimiento del hombre en el eje Y.       t(s)             t(s)
                            f) representa todas las variables del gráfico del literal e.    0,89             0,89
                            g) describe (si es posible, gráficamente) la composición realizada entre los dos movimientos.
                              Ver respuesta en lynk.ec/11f36

                        3   Un cañón dispara una bala a una velocidad de 350 m/s, con un ángulo de 43°.

                            a) ¿Cuál es la distancia máxima lograda por la bala de cañón?  a) d  = 12 469,55 m
                                                                                       max
                                                                                     b) h  = 2 907,011 m
                                                                                       max
                            b) ¿Cuál es la altura máxima que alcanza la bala?        g) V = 189,7 m/s
                            c) Dibuja las gráficas del movimiento de la bala en el eje X.   h) y = 2 478 m
                                                                                     i) x = 5 119,48 m
                            d) Representa todas las variables del gráfico del literal c.  j) V  = 255,97 m/s    V  = 42,7 m/s
                                                                                                y
                                                                                      x
                            e) Dibuja las gráficas del movimiento de la bala en el eje Y.
                            f) Representa todas las variables del gráfico del literal e.  Ver respuesta en lynk.ec/11f36
                            g) ¿Cuál es la velocidad de la bala en Y, transcurridos 5 segundos de iniciado el movimiento?
                            h) ¿Cuál es la altura de la bala a 15 segundos de iniciado el movimiento?
                            i)  ¿Cuál es el alcance de la bala en un tiempo de 20 segundos?
                            j)  ¿Cuál es la velocidad en X y en Y en un tiempo de 20 segundos?
                            k) ¿Cuál es la aceleración de la bala en un tiempo de 15 segundos?


                        4   Un saltamontes salta una distancia de 150 centímetros y logra una altura de 43 centímetros.


                            a) ¿Cuál es la velocidad inicial del saltamontes?       a) V  = 3,85 m/s
                                                                                      o
                                                                                    b) θ = 48,91°
                            b) ¿Cuál es el ángulo con el que el saltamontes logra su hazaña?  d) Las variables son: el tiempo (t), la posición (x).
                                                                                    La ecuación x = 2,53t , siendo x en [m] y t en [s]
                                                                                          2
                            c) Dibuja las gráficas del movimiento del saltamontes en el eje X.  f) y = –4,9t  + 2,9 t dado y[m] y t[s]
                            d) Representa todas las variables del gráfico del literal c.  g) V  = 0,97 m/s
                                                                                      (s)
                                                                                    h) h  = 0,325 m
                                                                                      (s)
                            e) Dibuja las gráficas del movimiento del saltamontes en el eje Y.   i) X  = 0,905 m
                                                                                      (s)
                                                                                    j) V  = 2,53 m/s
                            f) Representa todas las variables del gráfico del literal e.      V  = 0,568 m/s
                                                                                      (x)
                                                                                      (y)
                            g) ¿Cuál es la velocidad del saltamontes en Y, transcurrido t/3?  k) a = –9,8 m/s 2
                            h) ¿Cuál es la altura del saltamontes a 3t/4 segundos de iniciado el movimiento?
                            i)  ¿Cuál es el alcance del saltamontes a 2t/3?
                            j)  ¿Cuál es la velocidad en X y en Y en un tiempo 3t/5?
                            k) ¿Cuál es la aceleración del saltamontes en un tiempo de t/2?   Ver respuesta en
                                                                                       lynk.ec/11f36
             142


                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   142                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   142]]></page><page Index="145"><![CDATA[Diversidad
                   5                                                                    funcional en el aula
                        Trabajo colaborativo
                        Formen parejas y analicen en su cuaderno.                  La discapacidad no tiene por qué
                        El movimiento de una partícula corresponde a los siguientes    implicar actitudes de sobreprotec-
                        gráficos:                                                  ción o condescendencia. El trato
                                                                                   debe ser ecuánime entre todos.

                                  E                                                  E
                       Δx (m)                                              Δy (m)
                                          Análisis del gráfico 1                           Voy = 16,02 m/s
                                          Vo = 250,16 m/s
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                     62,73
                                                                        13,17





                              87,01º
                         0               3,27   t (s)                       0        1,635     3,27  t (s)



                                                                                        E
                                  E
                       Vx (m/s)                                           Vy (m/s)
                                                                         16,06
                                          Vx = 62,73 m/s                                   Voy = 16,06 m/s
                                                                                           g = 9,8 m/s 2


                     62,73
                                                                            0         1,635       3,27    t (s)



                         0                   3,27  t (s)
                                                                        –16,06


                   6    Con la información del ejercicio 5, determinen lo siguiente.

                        a) El alcance máximo.                              a) Alcance máximo 664,42 m
                                                                           b) La velocidad de lanzamiento 250 m/s
                        b) La velocidad de lanzamiento.                    c) t  = 50,95
                                                                            v
                        c) El tiempo de trayectoria del proyectil.         d) h  = 3,18 m
                                                                             max
                                                                           e) Ángulo de lanzamiento = 87,01°
                        d) La altura máxima lograda.                       f) t  = 25,475 s
                                                                            s
                                                                           h) x = 26,08 m
                        e) El ángulo de lanzamiento.                       i) y = 363,46 m
                        f) El tiempo de subida del proyectil.              j) V  = 239,86 m/s
                                                                            y
                        g) Realicen la gráfica de aceleración en Y.                        g)  a(m/s ) 2
                        h) Calculen el alcance logrado en 2 segundos.                          9,8
                        i)  Calculen la altura lograda en 1,5 segundos.
                        j)  Determinen la velocidad en Y en 1 segundo de iniciado el movimiento.           t(s)

                   7    Escriban si este enunciado es V (verdadero) o F (falso): cuando un proyectil alcanza su altura máxi-

                        ma es porque su velocidad vertical es cero, ya que su lanzamiento es horizontal.  Verdadero

                                                                                                                    143





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   143
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   143                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="146"><![CDATA[Saberes previos         Análisis del movimiento

                              ¿Qué es el movimiento
                         parabólico?, ¿para qué nos    En el movimiento parabólico tenemos la descomposición de la velo-
                         interesa su estudio?          cidad, en las coordenadas x e y; en el eje x su velocidad es constante
                                                       y en el eje y está sujeto a la gravedad. A continuación tenemos un or-
                                                       ganizador gráfico que sintetiza los diversos aspectos del movimiento
                              Desequilibrio cognitivo  parabólico.
                              ¿Qué implica el movi-                                           v = v sen θ ( )
                         miento parabólico?                    v = v cos θ ( )                0 y  0              v
                                                                x
                                                                    0
                                                                                                                   x
                                                                                                              α
                                                   (x; y)                                                 v y       v
                              Interdisciplinariedad                                                    g          v
                                                                                                    α   t          x
                                                                                                              α
                               Física y Cultura Física  (x; y) g = 9,8 m/s   x 2  v x            g   g   v         v
                                        v
                                                         y = x tan θ ( )− g
                                         0
                                                                     2
                                                                        2
                         El deporte es una disciplina              2v cos θ ( )                   n   g t  y
                                                                     0
                                             r
                         que tampoco está exenta de                                                α
                         la física. En cada instante de   g = 9,8 m/s   v y     v x             g n  g
                                       v
                                        0
                         un juego se aprecia un evento
                                            r
                                        θ
                         físico: el acto de correr de un
                                    0
                         atleta, un pase largo, un tiro al           v y
                         arco, etc. La física nos abre un
                                       θ
                         mundo de posibilidades que
                                    0
                         solo podremos apreciar a través
                         de su estudio.                                                    Δy (m)    E 
                                                 E 
                                      Δx (m)
                               Glosario                                                   Δy (m)    E 
                                                                                        13,17
                              exento. Aislado, indepen- E 
                                     62,73
                                      Δx (m)
                         diente.
                                                                                       13,17
                                    62,73
                              Interculturalidad
                                                                                            0        1,635      3,27  t (s)
                                             87,01º
                              La catapulta era un anti-
                                         0
                          guo instrumento bélico para   3,27  t (s)
                              el lanzamiento a distancia                                   0         1,635     3,27  t (s)
                                             87,01º
                                de proyectiles. Fue in-
                                        0
                                 ventada por ingenie-  3,27   t (s)                                      E 
                                 ros griegos en el 400   E                              Vy (m/s)
                                       Vx (m/s)
                                 a. C. y posteriormente
                                mejorada por cartagi-                                                    E 
                                      Vx (m/s)
                               neses y romanos, y fue  E                              16,06
                                                                                           Vy (m/s)
                       Shutterstock, 1252592425   Media. Los distintos pueblos del       16,06
                             muy empleada en la Edad
                                      62,73
                         mundo han utilizado la física,
                         también para la guerra.
                                     62,73                                                   0         1,635       3,27    t (s)
                                         0                   3,27  t (s)
                                                                                            0          1,635      3,27    t (s)
                        CN.F.5.1.5. Reconocer que la posición, la trayectoria y el desplazamiento en dos dimensiones requieren un sistema de referencia y determinar gráfica y analíticamente los
                                                                                        –16,06
                        vectores posición y desplazamiento, así como la trayectoria de un objeto, entendiendo que en el movimiento en dos dimensiones, las direcciones perpendiculares del sistema
                        de referencia son independientes.
                                        0
                                                                 t (s)
                                                            3,27
                        CN.F.5.6.5  Analizar los efectos que tiene la tecnología en la revolución de las industrias, con el fin de concienciar que el uso indebido del conocimiento y en especial que la
                        aplicación de leyes físicas generan perjuicios a la sociedad.
                                                                                       –16,06
             144
                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   144                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   144]]></page><page Index="147"><![CDATA[En el esquema de la página anterior observamos todo lo que involu-
                    cra el movimiento parabólico. En la descomposición de la velocidad,
                    una componente es independiente de la otra en toda la trayectoria,
                    pero, a su vez, estas dos están relacionadas mediante la ecuación de
                    la trayectoria que nos permite encontrar la posición del objeto en
                    un momento determinado. La aceleración normal y la tangencial son
                    factores determinantes para este movimiento, ya que definen su tra-
                    yectoria. Sin la aceleración normal, el objeto no cambiaría de direc-
                    ción y sería solo rectilíneo.
                                                                                    El movimiento de una pelota de tenis tiene
                    La ciencia, un arma peligrosa                                 una trayectoria parabólica, como se muestra.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    Todos poseemos un cierto nivel de consciencia acerca de cuánto ha
                    ayudado la ciencia al ser humano y su desarrollo. Inventos como la
                    máquina a vapor, aparatos que generan corriente eléctrica alterna o
                    los computadores propiciaron las llamadas revoluciones industriales,
                    que impulsaron un progreso beneficioso y perjudicial, en iguales mag-
                    nitudes, dependiendo del punto de vista desde el que se analiza.
                                                                                                              Shutterstock, 344487557
                    Tomemos dos ejemplos de estos casos.


                    Alfred Nobel inventó la dinamita al buscar un elemento que contri-
                    buyera a estabilizar la nitroglicerina, para ayudar a los trabajadores    Medalla que se entrega al recibir el premio
                    que requerían excavar tierras. Su invento, sin embargo, fue utilizado   Nobel
                    en conflictos bélicos, lo cual llevó a Nobel a arrepentirse de su inven-
                    ción. Por ello utilizó toda su fortuna para crear los famosos Premios
                    Nobel, dirigidos a las personas que creen, descubran o fomenten algo
                    importante en beneficio de la humanidad.


                    Otro ejemplo es Albert Einstein, quien con su teoría de la relatividad
                                     2
                    y su ecuación e=mc  revolucionó la física. Si bien él no participó, su
                    teoría fue utilizada para el denominado Proyecto Manhattan, que
                    creó la bomba atómica que destruyó Hiroshima y Nagasaki en Ja-
                    pón.

                    El uso del conocimiento de la física puede llevarnos a eventos tan de-                    Shutterstock, 602956547
                    sastrosos como los mencionados, pero también puede permitirnos
                    realizar hazañas tan asombrosas como el comunicarnos al instante    Albert Einstein
                    con alguien que está al otro lado del mundo, o fotografiar cuerpos
                    celestes que se encuentran a años luz de nuestra posición.          Competencia
                                                                                        socioemocional
                    La Física aporta en forma directa al desarrollo de la ciencia y al desarro-  Hemos visto que depen-
                    llo de nuevas tecnologías; con una sola ecuación podemos describir   de de nosotros convertir a la
                    fenómenos tan distintos como el sonido y la luz, o movimientos tan   física en algo beneficioso o en
                    diferentes como la caída de una manzana y las órbitas de los planetas.  algo destructivo.
                                                                                   ¿Hacia dónde sientes que se
                                                                                   encamina la humanidad?







                                                                                                                     A 145





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   145
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   145                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="148"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.2.1.

                        1   ¿Cuál es el concepto de movimiento parabólico?

                            Movimiento parabólico es un movimiento donde interactúan dos movimientos en un solo objeto a la vez: movimiento rectilíneo uniforme y movimiento rectilíneo
                            uniformemente variado, describiendo en su trayectoria una parábola.
                        2   ¿Cuál sería la trayectoria de los objetos si no existiera movimiento parabólico?

                             Si el movimiento no sería compuesto los objetos tendrían simplemente  una trayectoria rectilínea sin fin. Parte de la causante de un movimiento parabólico durante
                               un lanzamiento es la gravedad, que le permite a un cuerpo terrestre mantener un recorrido lógico. Esto ocurre debido a la atracción que tiene la Tierra sobre los
                                                                 objetos; en caso de no existir, los cuerpos seguirían flotando en su Trayectoria rectilínea inicial.
                        3   Un esquimal lanza un arpón para pescar, con un ángulo de 35° y una velocidad de 30 m/s.

                            Determina:

                            a) el tiempo que duró el lanzamiento.                        a) t = 3,51 s
                                                                                         b) Vo = 24,57 m/s
                            b) la velocidad del arpón en x.                              c) X (max)  = 86,30 m
                                                                                              = 15,11 m
                                                                                         d) h
                                                                                           (max)
                                                                                         e) y = 0,7x − 0,16x 2
                            c) el alcance máximo logrado por el arpón.                   f) tangencial = 8,03 m/s 2
                                                                                           centrípeta = 5,62 m/s 2
                            d) la altura máxima del arpón.                               g) tangencial = –4,36 m/s 2
                                                                                                    2
                                                                                           tangencial = 8,78 m/s
                            e) la ecuación de la trayectoria.
                            f) la aceleración tangencial y normal en el instante de lanzamiento.
                            g) la aceleración tangencial y normal después de 3 segundos de iniciado el movimiento.


                        4   Un cuerpo se mueve en una trayectoria parabólica. Su alcance máximo es 30 metros y su altura
                            máxima es 12 metros, determina:

                            a) la velocidad del lanzamiento.

                            b) el ángulo de lanzamiento.                                                          Shutterstock, 2067783413
                            c) la ecuación de la trayectoria.
                            d) la aceleración tangencial y normal en el punto en que el cuerpo se encuentra a una altura de 12 metros.

                            e) el alcance del cuerpo cuando han transcurrido t/3 de empezado el movimiento.
                            f) la altura a t/3 de empezado el movimiento.

                            g) la aceleración tangencial y normal en ese punto.
                            h) la aceleración resultante de la aceleración normal y tangencial y qué representa.
                            Ver respuesta en lynk.ec/11f36
                                                                                            Estrategia de
                                                                                            investigación
                        5   Actividad investigativa
                            Indaga tres tipos de movimientos en la vida real que pueden   Hay consultas como esta que,
                                                                                       probablemente, no requieren de
                            modelarse como movimiento parabólico. Explica por qué.     fuentes bibliográficas. Basta con
                            Respuesta abierta                                          salir a un parque o a un campo de
                                                                                       juego y observar.
                        6   Un hombre dispara una ballesta en una práctica de tiro. Si el blanco se encuentra a una distancia de

                            45 metros y la ballesta se encuentra en un ángulo de 45°, ¿con qué velocidad debe disparar el hombre
                            para darle al blanco, si este se encuentra a la misma altura del disparo? Determina también:


             146





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   146                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   146]]></page><page Index="149"><![CDATA[a) h(max) = 11,25 m
                        a) la altura máxima lograda por la flecha de la ballesta.  b) t  = 3,03 s
                                                                           v
                                                                         c) t  = 1,52 s representa un movimiento de caída libre.
                                                                           s
                                                                         d) a = −9,8 m/s 2
                        b) el tiempo que dura el tiro.                   e) tangencial = 6,9296 m/s 2
                        c) la mitad del tiempo que duró el tiro, y qué representa en el movimiento este tiempo.
                        d) la aceleración de la flecha en la altura máxima.

                        e) la aceleración normal y tangencial un instante antes de que la flecha dé en el blanco.
                        f) la ecuación de la trayectoria de la flecha.
                                                                               f. y = xtan θ
                                                                               g. V   = 24,249 m/s
                        g) con qué velocidad debería disparar a un blanco a 60 metros.  o
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        h) si se mantiene la misma velocidad, ¿con qué ángulo debería dispararse la flecha para dar en el
                          blanco a 60 metros?                          h. No es posible que le dé, ya que el ángulo usado da el máximo alcance.
                        Problema-decisión
                   7
                        La Física aporta en forma directa al desarrollo de la ciencia y la tecnología. Si fueras secretario de
                        Ciencia y Tecnología, ¿qué harías por fomentarla en el Ecuador?
                        Respuesta abierta

                   8    ¿Conoces algún otro ejemplo en el que un invento o conocimiento fue utilizado para diferentes

                        propósitos que el original?
                        Respuesta abierta
                   9    Analiza cada enunciado sobre el movimiento parabólico y escribe V (verdadero) o F (falso), según

                        se corresponda con los siguientes enunciados.

                        a) El movimiento en el eje horizontal está influenciado por la aceleración de la gravedad.  Falso
                        b) La velocidad total en cualquier momento tiene signo positivo si el proyectil va ascendiendo y
                          signo negativo si va cayendo.  Falso

                        c) El desplazamiento vertical es positivo por encima del punto de lanzamiento y es negativo si el
                          proyectil se ubica por debajo de ese punto.  Verdadero

                        d) La aceleración de la gravedad es negativa si el proyectil va subiendo y se considera positiva cuan-
                          do va cayendo porque aumenta la rapidez del objeto.  Falso
                        e) Las fórmulas para movimiento de proyectiles son independientes del signo que se tome para la
                          gravedad y del sistema que se considere como referencia; es decir, son universales.  Falso


                   10
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        Reúnanse en equipos de ocho personas y organicen un deba-       funcional en el aula
                        te que trate el tema “Ciencia: un arma peligrosa. ¿Un mal nece-
                        sario o un bien malversado?”. Divídanse en dos grupos (unos a   Toda persona tiene derecho a
                        favor y otros en contra).                                  la intimidad y confidencialidad
                                                                                   sobre su vida y su cuerpo.
                        Anoten los puntos de resolución a los que llegaron en el deba-
                        te y expongan frente a la clase cada uno de los puntos.





                                                                                                                    147





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   147
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   147                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="150"><![CDATA[Ciencia, tecnología y sociedad: una visión interdisciplinaria





                        Aplicación del movimiento de dos dimensiones












                                                                                            Uno de los campos
                                                                                           donde más se aplica
                                                                                             el movimiento de
                                                                                            dos dimensiones es
                                                                                            en el lanzamiento y
                                                                                           aterrizaje de cohetes
                     Shutterstock, 245965435                                                      tripulados.











                               En el momento del despegue, es determi-
                               nada la trayectoria que sufrirá el cohete, lo
                               cual les permite a los encargados del lanza-
                               miento establecer la posición aproximada
                               en la que el cohete saldrá de órbita y, de                                            Columbia trans, www.canaldeciencias.com
                               esta manera, trazar el recorrido.




                                                                                    Foto tomada desde la esta-
                                                                                    ción espacial al transborda-
                                                                                    dor Atlantis, en su regreso a la
                                                                                    atmósfera, después de haber
                                                                                    concluido su trabajo.



                     Shutterstock, 422268676








                                    Existen dos formas de regreso: en cápsula
                                    y transbordador. Para la primera forma,
                                    normalmente se calcula la trayectoria
                                    aproximada que hará la cápsula después
                                    de entrar en la atmósfera, de tal forma que
                                    se pueda obtener una posible posición de
                                    la cápsula e ir en rescate del ocupante.



             148
                                                                                           Shutterstock, ( 2017) .374042344




                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   148                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   148]]></page><page Index="151"><![CDATA[¿Cómo se investiga en Física?






                    Aprende a redactar un artículo científico
                    La clave al redactar un artículo científico es estar consciente del públi-
                    co al que se quiere llegar. Es decir, si se escribe un artículo de divulga-
                    ción científica, no se trata de hacer una publicación que únicamente
                    los especialistas entiendan. La idea es que el artículo pueda ser com-
                    prendido por todo aquel que lo lea.
                    En este caso, el objetivo debe ser que el público comprenda tu inves-
                    tigación y aprenda de ella. Por ello, tu artículo debe ser preciso, claro
                    y breve.                                                                                  Shutterstock, 352525964
                    Entre las estructuraciones que puede contener un artículo científico
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    se encuentran las siguientes:

                        Sistema IMRYD     Esquema 1                          Esquema 2
                     • Introducción     • Introducción  • Resumen (Abstract): resume el contenido del artículo.
                     • Metodología      • Metodología  • Introducción: informa el propósito y la importancia del trabajo.
                     • Resultados       • Resultados   • Materiales y métodos: explica cómo se hizo la investigación.
                     • Discusión        • Discusión    • Resultados: presenta los datos y los compara con el conocimiento
                                                        previo del tema.
                                                       • Discusión: explica los resultados y los compara con el conocimiento
                                                        previo del tema.
                                                       • Literatura citada: enumera las referencias citadas en el texto.


                    El artículo posee un núcleo donde está la hipótesis planteada en tu inves-
                    tigación. El artículo debe girar en torno a ella. Recuerda que el artículo se
                    puede considerar como la parte final de un proceso de investigación.


                    Plan de investigación
                    Este plan es una guía con la que se inicia una investigación. Su objetivo es
                    direccionar las actividades de la mejor manera durante toda la investigación.
                    El plan no contiene el tema investigado en su totalidad, sino partes esen-
                    ciales. El orden que se le dé a este plan debe ser lógico y seguir los pasos
                    del proceso de investigación científica.
                    La estructura de un plan de investigación es la siguiente:

























                                                                                                 Universidad Pompeu Fabra

                                                                                                                    149
 Shutterstock, ( 2017) .374042344




                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   149
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   149                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="152"><![CDATA[Proyecto interdisciplinario N.º 2




                                                Áreas asociadas: Física, Matemática, TIC, Lengua

                        Profundicemos sobre            El formato para realizar un proyecto científico es el que se muestra a
                                                       continuación. Digítalo y trabaja en hojas o en tu cuaderno.
                        el movimiento con

                        catapulta                      Objetivos
                                                       Construir una catapulta al estilo medieval con materiales reciclables,
                                                       para interpretar de forma práctica el movimiento parabólico.

                          Materiales
                                                       Ensamblado
                          • Cuatro palos grandes       1. Con 3 de los 4 palos de helado, construye la base de la catapulta.
                             de helado                   Pégalos fuertemente entre sí para que la base no se desarme.
                          • Dos pinzas de madera       2. Corta el palo de pincho a la misma distancia que el lado más pe-
                          • Una tapa de botella          queño de la base. Haz lo mismo con el tubo de plástico. Inserta
                          • Un palo de pincho            el palo del pincho dentro del tubo y sostenlo con las dos pinzas
                          • Un tubo de plástico
                             pequeño (puede ser de       de tal manera que permita un movimiento giratorio del tubo de
                             un esfero)                  plástico sobre el palo de pincho.
                          • Un estilete                3. Pega sobre la base ambas pinzas; asegúrate de que estas no vayan
                          • Una goma elástica            a despegarse.
                          • Silicona (fría o caliente)  4. Al cuarto palo hazle dos huecos en un extremo, de tal forma que
                                                         puedas amarrarle la goma elástica.
                                                       5. Pega el palo de helado al tubo de plástico.
                                                       6. Amarra la goma a la base de la catapulta y al extremo donde fue-
                                                         ron hechos los huecos.
                                                       7. En el otro extremo, pega la tapa de botella que será nuestro conte-
                                                         nedor del proyectil.

                                                       El modelo puede quedar de la siguiente forma:








                                                    Shutterstock, 1718229991






                          También se la puede fabricar con una pinza
                        de ropa y una tapa de gaseosa. ¡Pon en juego
                        tu creatividad!






                        Incluimos en esta sección uno o varios URL de sitios
                        web que, en su momento, estaban en pleno funcio-
                        namiento; sin embargo, estos podrían haberse elimi-
                        nado o cambiado por decisión de los creadores de   En el siguiente enlace encontrarás un video explicativo de la construc-
                        esos portales. Si tienes algún problema, reporta a:
                        coordinacion@mayaeducacion.com  ción de esta catapulta: lynk.ec/11f21

             150





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   150                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   150]]></page><page Index="153"><![CDATA[Procedimiento
                    •  Para comenzar nuestro laboratorio, primero mide el ángulo que forma el palo de helado con la superfi-
                      cie. Este será nuestro ángulo de disparo.
                    •  Escoge un material homogéneo que sirva como proyectil.
                    •  Disparando varias veces para mayor exactitud de mediciones, mide el alcance máximo de la catapulta
                      con ese proyectil.
                    •  Con estos datos, calcula la velocidad teórica de la catapulta construida (asume que el proyectil despega
                      del suelo).
                    •  La velocidad cambiaría, pero puedes hacer variar el ángulo de lanzamiento asentando la catapulta a una
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                      inclinación diferente.
                    •  Prueba diversos ángulos de lanzamiento.
                    •  Registra tus resultados.

                    Resultados


                             # Medición          1     2     3      4     5        Promedio
                     Ángulo (grados sexagesimales)

                     Alcance disparo [cm]
                     Velocidad inicial [cm/s]


                          Prueba        Ángulo    Alcance (dmáx)    hmáx       Tiempo de vuelo
                             1

                             2
                             3
                             4
                             5



                    Ejercicios
                    a.  Calcula los errores absoluto, relativo y porcentual de la velocidad inicial de la catapulta.
                    b.  Si no consideráramos que el proyectil despega del suelo, ¿cómo calcularías la velocidad inicial?

                    c.  En cada lanzamiento, ¿qué diferencia haría escoger un material no homogéneo o diferente?
                    d.  ¿Cuál es el alcance máximo que puede tener tu catapulta con el material que tú seleccionaste?


                    Conclusiones
                    1. Analiza y responde: ¿de qué movimientos está compuesto el movimiento parabólico?

                    2. Si se lanza un objeto con la catapulta a diferentes ángulos de elevación y una misma velocidad inicial,
                      ¿con qué ángulo de elevación tendría el mayor alcance horizontal?

                    3. Se puede observar claramente el movimiento parabólico con este experimento. Explica la razón.
                    4. Al analizar los resultados de las tablas, ¿con qué ángulo de elevación se logró llegar a más altura?


                                                                                                                    151





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   151
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   151                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="154"><![CDATA[Evaluación sumativa





                         I.CN.F.5.6.1. / I.CN.F.5.2.1.

                        1   Analiza y responde: ¿de qué depende la trayectoria de un objeto en un movimiento de dos dimensiones?

                            Depende de su punto de vista.

                        2   Justifica tu respuesta. ¿Cuál es la principal característica del movimiento parabólico en relación con

                            la composición del movimiento?
                            Se analizan sus direcciones de forma separada y se consideran movimientos independientes entre sí.
                        3   ¿Cuáles son las ecuaciones del movimiento parabólico?

                                                                              2
                                              2
                                             V0  sen(2θ)                     V0  sen (θ)
                                                                                 2
                                         d (max)  =   g                  h (max)  =  2g
                        4   ¿Qué tipo de aceleración hace que cambie la dirección durante el movimiento parabólico?
                            La velocidad tiene un cambio de dirección constante a lo largo del movimiento.

                        5   ¿Por qué el movimiento parabólico matemáticamente toma la forma de una parábola?

                            Se debe a que la aceleración de la gravedad posee una dirección constante hacia abajo.

                        6   ¿Qué forma toma la gráfica posición x vs. posición y?

                            Esta gráfica toma la forma de una parábola definida por la ecuación de la trayectoria.

                        7   Haz una lista de las gráficas del movimiento parabólico.

                            −   Posición X vs. tiempo  −   Posición Y vs. posición X  −   Velocidad Y vs. tiempo
                            −   Posición Y vs. tiempo  −   Velocidad X vs. tiempo  −   Aceleración vs. tiempo
                        8   ¿Debido a qué tipo de aceleración cambian la rapidez y la trayectoria en el movimiento parabólico?

                            La aceleración de la gravedad se descompone en aceleración tangencial y aceleración normal.

                        9   Un jugador de béisbol golpea con el bate una pelota y la dispara a 90 km/h con un ángulo inicial de
                            24°. Calcula su alcance máximo y su altura máxima.
                            d   = 47,39 m   h   = 5,28 m
                             (max)         (max)
                       10   Se determina que un objeto en un instante tiene una posición de (20 ; 12,84) m, respecto al punto

                            de lanzamiento. Si la velocidad de disparo fue 50 m/s, calcula el ángulo de lanzamiento.
                            θ = 35°

                       11   Coevaluación
                            Formen grupos de tres personas y calculen la velocidad del lanzamiento que realice un integrante
                            del grupo. Esquematicen de qué manera fue calculada la velocidad. Presenten sus cálculos y el
                            esquema frente a la clase.



                       12   ¿Cuál es la aceleración de la gravedad?


                            a) 8,7 m/s 2          b) 19,6 m/s 2         c) 9,8 m/s 2          d) 25 m/s 2

             152





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   152                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   152]]></page><page Index="155"><![CDATA[Evaluación sumativa








                   13   La aceleración normal es:


                        a) paralela a la trayectoria                c) constante
                        b) perpendicular a la velocidad             d) paralela a la aceleración de la gravedad


                   14   La ecuación de la trayectoria es una ecuación:


                        a) lineal             b) cúbica             c) cuadrática         d) diferencial
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción

                   15   Las gráficas del movimiento nos ayudan a:


                        a) simplificar los datos obtenidos de forma esquematizada.
                        b) averiguar la velocidad en X.
                        c) adornar el cuaderno.
                        d) calcular el ángulo de lanzamiento.


                   16   Las ecuaciones de los movimientos se basan en las ecuaciones de:


                        a) MRUV y MRU                               c) MRUV y posición
                        b) posición y tiempo                        d) MRU y velocidad



                   17   La aceleración tangencial y la aceleración normal son:

                        a) ecuaciones del movimiento                c) no existen en el movimiento
                        b) componentes de la aceleración de la gravedad  d) paralelas

                       Expreso mis emociones
                   18
                       A veces creemos que no podemos resolver problemas de física, química, matemática o genética.
                       No se puede asumir que no se puede, simplemente no hubo las suficientes explicaciones y ejempli-
                       ficaciones. Cuando sientas eso, ¿tendrías la capacidad de solicitar una explicación más amplia a los
                       docentes?




                   19   Autoevaluación


                                    Contenidos            Siempre A veces  Nunca         Metacognición
                         ¿Sé analizar la velocidad, el ángulo de                    Trabaja en tu cuaderno:
                         lanzamiento, la aceleración, el alcance, la                ¿Te gustó lo aprendido en la
                         altura máxima, el tiempo de vuelo?                         unidad?
                         ¿Puedo determinar la aceleración tangen-                   ¿Qué tema te resultó más com-
                         cial y normal en cualquier momento de la                   plicado de entender?
                         trayectoria?
                         ¿Sé resolver problemas del movimiento                      ¿En qué se aplica este tema?
                         parabólico?

                                                                                                                    153





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   153
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   153                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="156"><![CDATA[Movimiento circular





                         odo fenómeno físico es parte
                         de la naturaleza, desde el giro
                    T de un balón de fútbol, hasta la
                    actividad de una turbina. Este tipo de
                    movimiento es el circular y lo estudia-
                    remos en esta unidad. En la imagen
                    se muestra un parque eólico que pro-
                    duce energía eléctrica, que se origina
                    en el movimiento circular de las héli-
                    ces, mediante acción del viento.

                    Este tipo de dinámica, así como otros
                    acontecimientos de la vida diaria (el
                    giro de una llave, el de un molino o
                    incluso el movimiento rotacional de
                    la Tierra) son movimientos circulares
                    que conoceremos más a fondo. El fe-
                    nómeno del movimiento circular es
                    de suma importancia dentro del aná-
                    lisis de la mecánica en la física.


















                                                                     Shutterstock, 294679817
                    La Física y las profesiones

                    Ingeniería aeronáutica
                    Una de las profesiones que se encuentran en auge en la actualidad es la inge-
                    niería aeronáutica. Esta aplica los conocimientos cinemáticos y dinámicos del
                    movimiento circular para estudiar y diseñar turbinas o hélices, según el tipo de   Para conocer donde
                    aeronave.                                                                se ofrece esta carrera
                                                                                             puedes visitar:
                    Un ingeniero aeronáutico se encarga del cálculo, el diseño y la optimización   lynk.ec/11f22
                    aeronáutica; diseña y construye aeronaves. Para ello, cuenta con una formación
                    científica y tecnológica.

                    En el país existen algunas instituciones de educación superior que se centran en estas áreas académicas. La
                    Universidad de las Fuerzas Armadas (ESPE), por ejemplo, ofrece una licenciatura en Ciencias Aeronáuticas Mi-
                    litares, así como una mención en Aviones, si se sigue la carrera de Mecánica Aeronáutica.



             154





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   154                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   154]]></page><page Index="157"><![CDATA[5















                                                                                               unidad







                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                                                                                                  Objetivos


                                                                                                  O.CN.F.5.

                                                                                                  O.CN.F.7.













                                                                                              Shutterstock, 558086614











                                                        Movimiento circular



                                          Movimiento                            Movimiento circular
                                         circular uniforme                     uniformemente variado


                                               Analogías entre
                                            movimientos lineales y                            Aplicación de
                     Frecuencia y período                           Aceleración centrípeta
                                             circulares. Característi-                         conceptos
                                                cas entre ellos


                                 Estudio de la función y   Análisis de las diferen-  Efectos que produce la
                                 diferencia entre ambos   cias entre ambos movi-  aceleración centrípeta
                                     conceptos          mientos. Aplicaciones       en el MC

                                                                                                      Archivo editorial

                                                                                                                    155





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   155
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   155                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="158"><![CDATA[Saberes previos         Movimiento circular uniforme (MCU)

                              ¿De qué crees que de-
                         pende la velocidad con la que   Para entender con claridad este tipo de movimiento, en primer lugar
                         gira un trompo?               debemos recordar la diferencia entre velocidad y rapidez, ya que un
                                                       vector (velocidad) tiene magnitud, dirección y una unidad asociada;
                                                       mientras que un escalar (rapidez) solo tiene magnitud y su unidad
                                                       respectiva. Por lo tanto, el MCU no tendrá un cambio en su rapidez,
                                                       pero sí en su dirección.


                                                       Definimos a un movimiento como uniforme cuando mantiene su
                                                       rapidez constante. La trayectoria que tomará el cuerpo en este mo-
                                                       vimiento, debido al cambio de dirección, es una circunferencia en el
                                                       plano. Su velocidad será tangencial a su trayectoria, como se observa
                              Desequilibrio cognitivo  en la Figura 5.1.:

                              Si hacemos girar un para-
                         guas en el suelo y lanzamos una                            v
                         pelota dentro de él, esta saldrá
                         disparada fuera del paraguas.                                   a  = 0
                                                                                          t
                         ¿Por qué crees que ocurre esto                      r      a    a  ≠ 0
                                                                                          c
                                                                                         v = tangente a
                         y qué harías para corregirlo?                               c
                                                                                                la trayectoria
                                                                                                circular



                                                         Figura 5.1.
                              Interculturalidad

                              La honda es una de las   Para facilitar el análisis del MCU, es importante establecer un eje de
                         armas más antiguas; la usaban    coordenadas en la mitad del círculo, formado por la trayectoria del
                         principalmente los griegos y   cuerpo, donde la distancia desde el punto central del eje a cualquier
                         los romanos para la guerra y la   punto de la trayectoria será el radio (r) del círculo y el ángulo  , un
                         caza; los incas la llamaban hua-  ángulo que gira el cuerpo.
                         raca. Consiste en dos correas
                         o cuerdas que se sujetan a una
                         estructura que hace de receptá-                     y     Sistema de coordenadas
                         culo. Ahí se deposita el objeto
                         que será disparado como pro-                                    partícula siguiendo
                         yectil, a gran velocidad.                                    x   una trayectoria
                                                                                 r           circular
                                                                                 θ
                                                                                                x
                       Huaraca, www.wikimedia.org







                                                         Figura 5.2.


                        CN.F.5.1.12. Analizar gráficamente que, en el caso particular de que la trayectoria sea un círculo, la aceleración normal se llama aceleración central (centrípeta) y determinar
                        que en el movimiento circular solo se necesita el ángulo (medido en radianes) entre la posición del objeto y una dirección de referencia, mediante el análisis gráfico de un
                        punto situado en un objeto que gira alrededor de un eje.

             156





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   156                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   156]]></page><page Index="159"><![CDATA[El radián (rad) es la unidad cuyo arco es igual al radio de la circunferen-  Glosario
                    cia en análisis, y describe el ángulo que recorre un punto con respecto
                    a un origen. El radián es adimensional, es decir, no tiene magnitud.    theta o teta. Octava
                                                                                   letra del alfabeto griego que, en
                    La relación que existe entre el perímetro con el diámetro es el número   este caso, simboliza el ángulo
                    irracional “π”, es decir:                                      girado.
                                          P  =  p  P =  2 p  r                     ω omega. Última letra del al-
                                          r 2                                      fabeto griego que, en este caso,
                                                                                   representa a la rapidez.
                    Por lo tanto, se puede decir que: un giro completo, es,
                    360° = 2 π rad; y medio giro 180° = π rad.

                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    Rapidez angular (ω)                                                 Interdisciplinariedad
                    Se define a la rapidez angular como la relación que existe entre el
                    ángulo girado durante un tiempo determinado:                         Física y Electricidad

                                             θ
                                         ω =          () 1
                                             t

                    donde ω es la rapidez angular con que gira la partícula, es el ángulo

                    girado en radianes, y t es el tiempo que se demora la partícula en
                    recorrer   con una rapidez ω.

                    Lo curioso que encontramos dentro del análisis de este movimiento                         Villonaco, www.energia.gob.ec
                    es el cambio de dirección que sufre el cuerpo para formar su trayec-
                    toria circular. Este cambio es producido por una fuerza dirigida al
                    centro del círculo, perpendicular a la velocidad. En este caso, deci-  Esta fue la primera central eóli-
                    mos que existe una aceleración hacia el centro que obliga al cuerpo   ca con 11 aerogeneradores de
                    a cambiar de dirección, pero no de rapidez. Lo explica el siguiente   1,5 MW cada uno. Su construc-
                    gráfico:                                                       ción se incentivó principalmen-
                                                                                   te por el cuidado del medioam-
                                                                                   biente y la eliminación de CO
                                                                                                          2
                                                                                   en el aire. Se realizaron numero-
                                                                                   sos estudios para la colocación
                                         a c              a  = a  = a              adecuada de este parque en el
                                                                  c
                                                           c
                                                              c
                                                                                   cantón Loja, en agosto de 2011.
                                                 a c
                                                          mantiene                    Fuente: Ministerio de Electricidad y
                                                         constante                              Energía Renovable:
                                                                                   lynk.ec/11f23
                                  a c                     es MCU
                                                                                   En parejas, investiguen más a
                                                                                   fondo sobre el parque Villonaco
                                                                                   en Loja, y comenten la relación
                                                                                   con el movimiento circular.

                      Figura 5.3.











                                                                                                                     A 157





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   157
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   157                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="160"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.3.1

                        1   Realiza en tu cuaderno las siguientes transformaciones:

                            Nota: 1 revolución = 360° = 2π rad.

                            a) 120 grados a rad.  2,09 rad
                            b) 320 revoluciones por minuto (rpm) a rad/s.  33,51 rad/s

                            c) 15 rad a grados.  854,44°
                            d) 15,75 rad a revoluciones y grados.  2,51 rev
                                                             902,41°

                        2   Actividad investigativa                                         Estrategia de
                                                                                            investigación
                            Indaga cuál es la velocidad angular de un disco LP de acetato en
                            rpm y con ese dato, calcula:                               Si buscas en Internet, recuerda
                                                                                       que definir las palabras claves
                            a) su velocidad en rad/s y en rad/min.                     es de suma importancia para
                                                                                       encontrar la información que
                            b) el número de vueltas que dará en 20 s.  Respuesta abierta  requieres.



                        3   Si se analiza un objeto atado a una cuerda en un punto que ha girado 1 100° en 30 s, ¿cuál fue su
                            rapidez angular y cuántas vueltas giró?
                            ω = 0,64 rad/s
                            θ = 3,06 rev
                        4   Si en el ejercicio anterior disminuimos o aumentamos la rapidez angular con la que gira el objeto,

                            ¿cuáles son las posibles consecuencias?
                            Si aumentamos la rapidez angular disminuye el tiempo en recorrer la misma distancia angular; en cambio, si la disminuimos,
                            el cuerpo tendrá un mayor tiempo para recorrer dicha distancia angular.
                        5   Dibuja en tu cuaderno en un plano de referencia la posición final, y halla el tiempo de un objeto que

                            haya girado 750° a una rapidez angular de 45 rad/s desde la posición (0; 0).
                            t = 0,29 s

                        6   Si la hélice frontal de una avioneta gira a razón de 5 000 revoluciones por minuto, y si la hélice

                            tiene 4 aspas en forma de cruz, ¿cuántas veces pasan las aspas por un punto?
                            20 000 rev de las 4 aspas
                        7   Observa la foto adjunta, se ve una avioneta que posee

                            un motor de hélice y que suele ser motor de combustión
                            interna, impulsado por pistones. Un motor así, general-
                            mente funciona a revoluciones más bajas y utiliza una
                            hélice de paso variable para crear más potencia y mayor                                  Shutterstock, 2074653334
                            velocidad. Indaga dos cosas:

                            1) ¿qué tipo de combustible emplea?
                            El típico motor de hélice utiliza gasolina de muy alto octanaje para obtener potencia.
                            2) ¿sobre la base de qué principio de la física giran las aspas?
                            El principio de Bernoulli explica cómo, haciendo girar un par de palas de superficie curva, se
                            consigue una fuerza de empuje perpendicular, debido a la diferencia de presiones.
             158





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   158                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   158]]></page><page Index="161"><![CDATA[8    Un móvil se desplaza con una trayectoria circular a una velocidad de 2 m/s. ¿Cuánto tardará en dar

                        dos vueltas alrededor de una circunferencia de 100 metros de diámetro?
                        t = 314 s

                   9     Un móvil se desplaza a velocidad constante de 2,25 m/s sobre una circunferencia de 50 metros de
                        diámetro. ¿Qué distancia y qué ángulo habrá recorrido luego de 10 segundos de haber comenzado
                        el movimiento?
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        X  = 22,5 m     Θ = 0,9 rad
                         10
                   10   Un cuerpo describe un movimiento circular uniforme de 3 metros de radio. ¿Cuál es su vector posi-
                        ción cuando su posición angular es de 30º?
                        r = 2,6  i ⃗  + 1,5j ⃗

                   11   Las ruedas de un automóvil tienen 60 cm de diámetro. Calcula con qué velocidad angular giran

                        cuando el automóvil se desplaza a 72 km/s.
                        ω = 66,7 rad/s

                   12   Los puntos periféricos de un disco se mueven con una rapidez de 10 m/s, en tanto que los puntos

                        ubicados a 2 m de la periferia se mueven con una rapidez de 6 m/s. Determina el radio de la rueda.
                        r = 5 m

                   13   Un auto es capaz de recorrer uniformemente 200 m en 5 s. Si el radio de sus llantas es 0,4 m, deter-

                        mina su velocidad angular durante el movimiento.
                        ω = 100 rad/s

                   14   Calcula la velocidad de las aspas de un ventilador que gira  a 3 000 r.p.m. si su radio es de 0,8 m.

                        v = 251,3 m/s

                   15   Una rueda de un auto tarda 20 s en recorrer 500 m. Su radio es de 40 cm. Halla el número de vueltas
                        que dará al recorrer los 500 m y las r.p.m. con que gira.
                        nº = 199 rev               596,8 rpm

                   16
                        Trabajo colaborativo                                            Diversidad
                        En parejas, resuelvan el siguiente problema:                    funcional en el aula

                        Un cuerpo inicialmente está en el punto (4; 3) cm con respecto   Mantener contacto visual es
                        al eje de giro; gira en sentido horario, a una velocidad angular   clave cuando hay discapacidad
                        constante de 2 rad/s. Hallen el desplazamiento angular en 5 s,   o dificultades auditivas.
                        la posición angular final del cuerpo y el número de vueltas que
                        realizó el cuerpo en los 5 segundos. Expresen el resultado de
                        forma gráfica.




                                                                                                                    159





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   159
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   159                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="162"><![CDATA[Saberes previos         Frecuencia y período

                              Hemos escuchado en
                         la vida cotidiana los términos   Estos dos términos mantienen una gran relación en el estudio de la
                         ‘período’ y ‘frecuencia’, pero   física, debido a que matemáticamente son recíprocos.
                         ¿sabes qué significan realmente?
                         Explícalos con tus palabras.
                                                       La frecuencia ( ƒ ) está definida como la magnitud que mide el núme-
                                                       ro de ciclos en un tiempo determinado; en otras palabras, las veces
                                                       que ocurre un suceso en un intervalo, por ejemplo cinco vueltas por
                                                       segundo. Por otro lado, el período (T) es el tiempo que se demora
                              Desequilibrio cognitivo
                                                       una partícula para completar un ciclo, por ejemplo, 6 s.
                              Se tienen dos balones de
                         exactamente los mismos mate-  Como se dijo anteriormente, la frecuencia y el período son recípro-
                         riales, pero uno es más grande   cos. Entonces,
                         que el otro. Se colocan ambos                               1
                         balones sobre una pendiente,                             T =  f
                         y se los deja caer. El balón más
                         grande gira con mayor veloci-  Si consideramos que el tiempo en dar un ciclo o vuelta es (T) y que el
                         dad. ¿Por qué crees que esto
                         suceda?                       ángulo girado es una vuelta ( 2π rad), entonces, a partir de la ecuación
                                                       de la rapidez angular, tenemos que:

                                                                                     2 π
                                                                                 ω =
                              Competencia                                            T
                              matemática
                                                       Y ya que la frecuencia es recíproca al período, entonces:
                              recíproco. En matemá-
                         ticas, corresponde al inverso                           ω = 2ƒ
                                                                                     π
                         multiplicativo, es decir, al
                         número fraccionario inverso. El   Es importante saber que el período es medido en segundos; y la fre-
                                       1
                         recíproco de x es .           cuencia, en hertz o hercio. Al ser el inverso del período,
                                        x
                                                                                1 Hz = 1/s
                                                       Un término común al describir la velocidad con la que gira un obje-
                                                       to son las revoluciones por minuto (rpm), donde una revolución es
                                                       igual al giro completo de 360° o 2π rad; es decir, la medida en rpm es
                                                       el número de revoluciones en las que gira el objeto, o de vueltas que
                       Shutterstock, 331813424                    Período                Frecuencia
                                                       da en un minuto.









                          La rueda, uno de los inventos que revolu-                1
                        cionó la vida humana.                     2 π           T =
                                                              T =                   f           ƒ =  ω
                                                                  ω                                 2 π








                        CN.F.5.1.13. Analizar de forma gráfica el movimiento circular uniforme (MCU), en función de la comprensión de las características y relaciones entre frecuencia y periodo,
                        y las cuatro magnitudes de la cinemática del movimiento circular (posición angular, velocidad angular, aceleración angular y el tiempo).

             160





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   160                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   160]]></page><page Index="163"><![CDATA[Distancia (d) y rapidez (v) lineal                                 Competencia digital
                    Cuando un cuerpo se traslada girando como una rueda, recorrien-
                    do un ángulo de su circunferencia, este también está desplazándose   A partir del video del
                    linealmente una distancia d, como vemos en la figura 5.4. Si sabe-  enlace, refuerza los temas de
                                                                      d            velocidad lineal, velocidad an-
                    mos que dentro del movimiento rectilíneo la rapidez  =v  , vecto-
                                                                   t            gular y aceleración centrípeta.
                    rialmente la velocidad es  v =  x f  -x 0  . Para el movimiento circular   lynk.ec/11f24
                                                 t
                        θ
                    ω =   , se puede relacionar a la distancia d con el ángulo  q  girado,
                        t
                    de la siguiente forma:


                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                                        r               r

                                  θ
                                                            θ                           Competencia
                                  r             d             r                         socioemocional
                                                                                        Los procesos de intros-
                                                                                   pección te ayudan a identificar
                                                 d                                 fortalezas y promover poten-
                                                                                   cialidades, así como a generar
                      Figura 5.4.                                                  la reflexión y el análisis crítico
                                                                                   de la realidad, que permita la
                                      q  (q  debe estar en radianes), y al dividir am-
                    Se concluye que  d  =⋅r                                        toma de decisiones de manera
                    bos lados de la ecuación para el tiempo, tenemos que:          responsable y autónoma.
                                                 q
                                              d  =⋅r
                                              t  t
                                            d       θ
                                        si      =v  y   = ω
                                            t       t
                    Entonces, podemos concluir que cuanto mayor radio se tenga, más
                    grande será su rapidez lineal. De acuerdo con la siguiente expresión,
                    la velocidad lineal es mayor cuando la distancia al centro es mayor.
                                                 w
                                             v  =⋅r
                    A esta rapidez se la conoce como rapidez tangencial o lineal, que es
                    tangente a la trayectoria.


                    Podemos encontrar la velocidad lineal en función de su período. Se

                               2 π
                    sabe que T =  . Si despejamos w   y reemplazamos en la anterior
                                ω
                    ecuación, tenemos que:

                                                2 p                                                           Shutterstock, 59578174
                                             v =   ⋅r
                                                 T
                                                                                    La velocidad lineal es mayor cuando la
                    En función de su frecuencia:                                  distancia al centro es más grande.
                                                 p r
                                             v  = 2ƒ


                                                                                                                     A 161





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   161
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   161                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="164"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.3.1

                        1   Define y escribe en tu cuaderno las diferencias entre frecuencia y período.

                            La frecuencia es definida por el número de repeticiones por unidad de tiempo cuando analizamos un fenómeno que ocurre
                            una y otra vez; y el período es el tiempo que cumple el fenómeno en cumplir un ciclo completo.
                        2   Explica con tus propias palabras la diferencia entre un desplazamiento lineal y uno angular.

                            El desplazamiento lineal de un objeto viene dado por su trayectoria lineal; en cambio, se dice que su desplazamiento es angu-
                            lar cuando forma una circunferencia en su trayectoria.
                        3   Analiza y responde: ¿en qué afecta el movimiento circular de las partículas si la distancia con res-

                            pecto al centro aumenta o disminuye?
                            Dentro del movimiento aumenta su período y, por lo tanto, su frecuencia; además aumenta la velocidad en la cual se mueve
                            la partícula con respecto al centro de la circunferencia bajo un punto dado.
                        4   ¿Qué sucede con la velocidad angular y lineal, la frecuencia y el período, si el radio aumenta?

                            En este fenómeno se tiene en cuenta mucho el desplazamiento que realiza el cuerpo, ya que su velocidad angular disminuye;
                            por lo tanto su velocidad lineal también, pero su período con respecto a un punto aumenta.
                        5                                                                   Diversidad
                            Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                            En parejas, resuelvan el siguiente problema y preséntenlo ante
                            la clase: un cuerpo se mueve en una trayectoria circular. Si gira   Es importante que haya tiempo
                            cada 20 s un ángulo de 145°, con 2 m de radio, ¿con qué rapidez   suficiente para que se expresen
                            gira el cuerpo? Encuentren la frecuencia y el período que sigue   aquellas personas que pueden
                            el cuerpo.                                                 tener problemas de lenguaje
                                                                                       (en cuanto a ritmo o inteligibili-
                            ω = 0,13 rad/s          V = 0,25 m/s          f = 0,02 Hz  dad, por ejemplo).


                        6   Un auto tiene ruedas de 45 cm de diámetro y va a

                            una rapidez constante de 100 km/h. ¿Cuáles serán el
                            período y la frecuencia de una de sus llantas?

                            ¿Cuántas vueltas darán las ruedas en 20 s y cuál será                                  Shutterstock, 414285106
                            la distancia recorrida si mantiene una velocidad
                            constante?
                            ω = 123,46   T = 0,05 s   f = 19 065 Hz
                            θ = 392,99 rev   d = 555,56 m
                        7   Un tocadiscos gira a 90 rpm. Encuentren su velocidad angular en radianes por segundo y calculen
                            su período y frecuencia.

                            T = 2/3 s   f = 3/2 s –1

                        8   Un CD-ROM tiene un radio de 6 cm y gira a una velocidad de 2 500 rpm. Calculen:


                            a) el módulo de la velocidad angular en rad/s.  ω = 83.3π rad/s
                            b) el módulo de la velocidad lineal de su borde.  v = 15.7 m/s
                            c) su frecuencia.                         f = 41.66 Hz






             162





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   162
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   162                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="165"><![CDATA[9    ¿Cuál es la velocidad angular de las aspas de un ventilador si se sabe que este da un total de 200

                        vueltas por minuto?
                        ω = 20,92  rad/s

                   10   Un agricultor tiene un tractor amarillo cuyas ruedas delanteras tienen un radio de 40 cm y las trase-
                        ras de 1,20 m. Cuando las ruedas delanteras hayan completado 10 vueltas, ¿cuántas vueltas habrán
                        completado las traseras?
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        3,33 vueltas

                   11   Una rueda de bicicleta de 80 cm de radio gira a 200 revolu-
                        ciones por minuto. Calcula:

                        a) su velocidad angular.       ω = 20π/3 rad/s

                        b) su velocidad lineal en la llanta.   v = 16,76 m/s
                        c) su período.                 T = 3/10 s                                            Shutterstock, 1498702814

                        d) su frecuencia.              f = 10/3 s –1


                   12   Un MCU tiene una frecuencia de 60 hertzios. Calcula:


                        a) su velocidad angular                        ω = 120 rad/s

                        b) su período.                                 T = 1/60 s
                        c) la velocidad angular en revoluciones por minuto.  3600 rpm
                                                                                        Estrategia de
                                                                                        investigación
                   13   Actividad investigativa
                        Indaga cuál es el radio de la Tierra. Si consideramos que nues-  Para una investigación, es ne-
                                                                                   cesario partir de los datos  y las
                        tro planeta gira sobre su propio eje mediante el fenómeno ro-  mediciones obtenidas, y luego
                        tacional, encuentra el período de rotación, la frecuencia y la   contrastar la información con
                        rapidez con que la Tierra gira sobre su eje.               nuevas mediciones.

                        ω = 7,27∙10  rad/s    V = 0,46 km/s   T = 24 h
                              −5
                   14   La turbina de un motor jet gira alrededor de 10 000 rpm. Dentro de las pruebas realizadas, se halló

                        que una turbina de 3 m de diámetro podría ayudar a la aeronave a mantenerse en el aire. ¿Cuál será
                        el período de rotación, la frecuencia y la velocidad tangencial a la trayectoria de la turbina?

                        ω = 174,53 rad/s   T = 0,036 s   f = 27,77 Hz   V = 442,59 m/s

                   15   Halla el período de la aguja horaria de un reloj.

                        T = 43200 s

                   16   Un disco gira a razón de 30 rpm. Encuentra su período y su velocidad angular.

                        T = 2s         ω = π rad/s
                                                                                                                    163





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   163
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   163                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="166"><![CDATA[Saberes previos         Aceleración centrípeta

                              ¿Por qué crees tú que al
                         entrar a una curva los autos tie-  Si atamos una esfera a una cuerda y la empezamos a girar circular-
                         nen que disminuir la velocidad?  mente a una misma velocidad, notamos que el cuerpo sigue una
                                                       trayectoria circular cambiando de dirección en cada instante. Si la
                                                       cuerda se corta, notamos que la esfera tiende a salir en dirección tan-
                              Desequilibrio cognitivo
                                                       gencial a la trayectoria.
                              Si observas dentro de una
                         lavadora en la etapa de centri-
                         fugado, verás que la ropa está
                         pegada a los lados del tambor
                         de la lavadora. ¿Por qué las                                                 Movimiento
                         prendas no caen al fondo?                                   esfera

                                                                            cuerda
                                                                                                       esfera
                                                                                               cuerda
                                                                                               rota




                             Competencia digital         Figura 5.5.

                              Para profundizar más     De igual forma, cuando vamos en el auto y entramos a una curva,
                         sobre la aceleración centrípeta   sentimos que nuestro cuerpo se va en dirección opuesta a donde gira
                         puedes visitar el enlace:
                                                       el vehículo. En realidad, lo que sucede es que nuestro cuerpo tien-
                         lynk.ec/11f25                 de a seguir la trayectoria recta durante la curva y antes de entrar en
                                                       ella. Por ello, tenemos la sensación de ir hacia fuera del centro. Si, por
                                                       ejemplo, saliéramos del auto por efecto de la curva, seguiríamos una
                                                       trayectoria similar a la seguida por la esfera al cortar la cuerda.


                                                       Es importante notar que la dirección de la aceleración centrípeta es
                                                       siempre hacia el centro de la trayectoria que toma el cuerpo. Las cau-
                                                       sas de este fenómeno se estudiarán en la siguiente unidad, cuando se
                                                       traten los temas de fuerzas y dinámica rotacional.


                                                       Como se explicó brevemente al inicio de la unidad, dentro del mo-
                                                       vimiento circular uniforme solo habrá una aceleración dirigida hacia
                                                                         el centro de la trayectoria, ya que no existe un
                                                                         cambio en su vector velocidad, pero sí en su
                                                                         dirección.


                                                                         Para obtener la ecuación de la aceleración cen-
                                                                         trípeta, necesitaríamos conocimientos de cál-
                       Shutterstock, 130589003                           sos nos ayudarán a simplificar su demostración
                                                                         culo diferencial; sin embargo, los siguientes pa-

                                                                         de una manera más sencilla, considerando los
                                                                         instantes (1), (2) y (3).



                        CN.F.5.1.12. Analizar gráficamente que, en el caso particular de que la trayectoria sea un círculo, la aceleración normal se llama aceleración central (centrípeta), y determinar
                        que en el movimiento circular solo se necesita el ángulo (medido en radianes) entre la posición del objeto y una dirección de referencia, mediante el análisis gráfico de un
                        punto situado en un objeto que gira alrededor de un eje.

             164





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   164                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   164]]></page><page Index="167"><![CDATA[El punto (2) de la Figura 5.6. es el punto medio entre (1) y (3). Siendo
                    el ángulo θ una variación muy pequeña, podemos ver que en la Figu-
                    ra 5.6. el ángulo θ luce exagerado.


                                                                                        Interdisciplinariedad
                            v                                   V
                                                                                          Física e Ingeniería
                          3                        v cos(   )                      The London Eye (El Ojo de Lon-
                                                                                   dres) se ha convertido en uno
                                                                                   de los iconos más emblemáti-
                                                         3  v sen(   )             cos de la ciudad y de toda Gran
                       2                                                           Bretaña fue construida a lo largo
                                                                                   de 7 años. La noria de Londres
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                                                   tiene 135 metros de altura y gira
                        v                                    V      v cos(   )     a 26 cm por segundo.
                           1
                                                                   1
                                                            v sen(   )

                      Figura 5.6.


                    Describimos el punto (2) como el punto medio de la aceleración me-
                    dia de un movimiento circular uniforme, de la siguiente manera:
                        !   !
                    !   v − v 0
                         f
                    a =
                          t
                        !   !
                    !   v − v
                    a =  3   1
                     2    t                                                                                   Shutterstock, 5475184
                    !         !         !
                    v = v sen φ ( )i + v cos φ ( ) j
                     3
                    !           !        !
                    v = −v sen φ ( )i + v cos φ ( ) j
                     1        !         !          !        !
                                          (
                    !   v sen φ ( )i + v cos φ ( ) j − −v sen φ ( )i + v cos φ ( ) j)  !  2v sen φ ( ) !  Interculturalidad
                    a =                                              a =     i
                     2
                                           t                      2      t
                                                                                       El intihuatana o reloj solar
                    ϕ es un ángulo muy pequeño, muy aproximado a 0. Cuando el      inca es un monumento de
                    ángulo es muy pequeño, este es muy aproximado al sen(ϕ), por lo   piedra que servía como obser-
                    que resulta:                                                   vatorio de solsticios y equinoc-
                    !   2vφ !                                                      cios, siguiendo una trayectoria
                    a =     i
                     2
                          t                                                        circular.
                    de donde el módulo de la aceleración es:
                        2vφ
                    a =
                         t
                    En la figura vemos que θ = 2 ϕ, y si  ω =  v  r    y  ω = θ t  ,
                    entonces, reemplazando tenemos:

                    θ  =  v
                    t    r
                        (
                        v 2φ)    θ     v
                    a =      = v ⋅  = v ⋅
                         t       t     r                                                                      Shutterstock, 693797035
                            v 2
                    a = a =
                        c
                            r
                                                                                                                     A 165





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   165
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   165                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="168"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.3.2

                        1   Según lo anteriormente estudiado, explica: ¿por qué existe aceleración centrípeta cuando se trata de

                            un movimiento circular uniforme?
                             La aceleración centrípeta viene dada debido a la fuerza generada cuando un cuerpo quiere ser expulsado hacia afuera de la circunferencia;
                             al impedir este fenómeno de exclusión existe la aceleración centrípeta.
                        2   Actividad investigativa                                         Estrategia de
                                                                                            investigación
                            Indaga y responde: ¿cuál es el efecto que produce la acelera-
                            ción centrípeta en el MCU y por qué ocurre?                Las consultas deben realizarse
                                                                                       de fuentes confiables.
                                  La aceleración centrípeta define el cambio en la velocidad y el radio de la circunferencia; si en
                                  el MCU su velocidad es constante, la aceleración centrípeta no varía, mientras que si estudia-
                                                    mos el MCUV su aceleración varía al cambiar la velocidad.
                        3   ¿La aceleración centrípeta es una magnitud vectorial o escalar? Analiza.
                             Se trata de una magnitud vectorial con dirección al centro de la circunferencia y perpendicular a la velocidad tangencial y a la trayectoria
                             que sigue el objeto.

                        4   Si un disco de acetato gira con una aceleración centrípeta constante, ¿su velocidad angular cambiará
                            si se aumenta o disminuye el radio de la circunferencia?
                             La velocidad angular se encuentra en función de la aceleración centrípeta y del radio que tiene la circunferencia; si el radio es afectado su
                             velocidad angular variará.
                        5   ¿Por qué los cuerpos tienden a salir disparados en una dirección tangencial a la trayectoria?

                             Porque los cuerpos tienden a ir en línea recta a menos que haya una fuerza que no se los permita; si el cuerpo sale disparado, saldrá en
                             dirección de la velocidad lineal del objeto.

                        6   En una carrera de gran velocidad, un auto de Fórmula 1 toma una curva de 180 m de radio, a una
                            rapidez de 120 km/h, manteniéndola constante. La escudería que estudia el auto requiere saber cuál
                            será su aceleración centrípeta. Establece la relación con la aceleración de la gravedad y saca tus
                            conclusiones.
                            (Gran parte del diseño aerodinámico de los autos se basa en estudios como estos, a fin de saber
                            acerca de la adherencia que deben tener para rebasar a sus contrincantes en una curva).
                             a  = 6,17 m/s 2
                             c
                        7   Un automóvil con rapidez constante de 83 km/h entra en una curva plana circular con radio

                            de 0,4 km. Si la fricción entre los neumáticos y el pavimento crea una aceleración centrípeta de
                            1,25 m/s  para girar con seguridad, calcula su aceleración centrípeta y determina si el vehículo
                                    2
                            dará vuelta con seguridad.
                            a  = 1,33 m/s 2
                             c
                            El vehículo no podrá dar vuelta con seguridad ya que tendrá una aceleración centrípeta mayor el momento de tomar la curva.
                        8   Para una escena de una película, un conductor acrobático maneja una camioneta de 1,50 × 10  kg
                                                                                                             3
                            y 4,25 m de longitud y describe un medio circulo con radio de 0,33 km. El vehículo debe salir del
                            camino, saltar una cañada de 10 m de anchura y caer en la otra orilla 2,96 m más abajo.
                            ¿Qué aceleración centrípeta mínima debe tener la camioneta al describir el medio círculo para librar
                            la cañada y caer del otro lado?
                            a  = 0,49 m/s 2
                             c




             166





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   166                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   166]]></page><page Index="169"><![CDATA[9    Una pieza metálica sujeta a una cuerda describe un movimiento circular con radio de 0,35 m y tarda

                        0,40 segundos en dar una vuelta completa. ¿Qué aceleración centrípeta representa?
                        a  = 86,43 m/s 2
                        c
                   10   Calcula la aceleración centrípeta que tiene la punta de una manecilla que marca los segundos de un

                        reloj, teniendo en cuenta que el tamaño de la manecilla es de 7 centímetros.
                        a  = 0,16 m/s 2
                        c
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   11   Teniendo en cuenta que la Tierra gira alrededor del Sol en 365,25 días y que el radio de giro medio

                        es de 1,5×10  m, calcula la aceleración centrípeta suponiendo que se mueve en un movimiento
                                   11
                        circular uniforme.
                        a  = 5,9 · 10  m/s 2
                              –3
                        c
                   12   Un cubo con agua atado al final de una cuerda de 0,5 m gira verticalmente. Calcula:


                        a) el módulo de la velocidad lineal que debe adquirir para que la aceleración centrípeta sea igual a
                          9,8 m/s .   v = 2,21 m/s
                                2
                        b) el módulo de la velocidad angular que llevará en ese caso.  ω = 4,42 rad/s = 0,70 vueltas/s


                   13   La velocidad angular de una rueda es de 2 rad/s y su radio, 60 cm. Halla la velocidad y la aceleración

                        centrípeta de un punto del extremo de la rueda.
                        v = 1,2 m/s                 a  = 2,4 m/s 2
                                   c
                   14                                                                   Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Dos soldados en el Imperio romano
                        usaban la honda como un arma letal                         Cuando una persona tiene
                        para  combatir  a sus  enemigos  a  dis-                   dificultades o problemas de
                        tancia. Uno de ellos colocó el proyec-                 Balas plomo, www.codigooculto.com  motricidad, es importante tener
                        til con una cuerda de 30 cm, mientras                      en cuenta que los desplaza-
                                                                                   mientos y ritmos no siempre se
                        que el otro lo hizo con una cuerda de                      ajustarán a los de los demás.
                        60 cm de largo. Ambos usaron las hon-
                        das a una misma velocidad angular.


                        a) Define: ¿cuáles son las relaciones con respecto a las veloci-
                           dades angulares y aceleraciones centrípetas de una honda
                           con respecto a la otra?
                        b) Con los resultados obtenidos, y si se necesita una mayor
                           rapidez de ataque, ¿qué honda crees que es conveniente
                           fabricar?, ¿la de mayor o menor longitud? Comenta en la
                           clase.
                           La segunda honda tendrá una menor velocidad que la primera, por lo que es conveniente fabricar
                           la primera.


                                                                                                                    167





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   167
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   167                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="170"><![CDATA[Saberes previos         Movimiento circular

                              Con lo anteriormente
                         estudiado, ¿cómo definimos al   uniformemente variado
                         MCU y cuál es la diferencia con
                         el MRU?
                                                       Al hablar del movimiento circular uniforme, explicábamos que el
                                                       cambio de dirección de un cuerpo era producido por una aceleración
                              Desequilibrio cognitivo  centrípeta dirigida hacia el centro de la trayectoria, pero su rapidez se
                                                       mantenía constante. La diferencia primordial con el movimiento cir-
                              Si en el movimiento circu-  cular uniformemente variado es que, en este caso, habrá un cambio
                         lar uniforme hablábamos sobre   en la magnitud de la velocidad en el tiempo, debido a una acelera-
                         el cambio de dirección, pero   ción constante, llamada tangencial, siendo esta paralela a la velocidad
                         no de rapidez, ¿qué crees que   y perpendicular a la trayectoria.
                         afectará al cambio de rapidez
                         de un cuerpo y por qué en este
                         tipo de movimiento?           Si atamos una esfera con una cuerda, y la esfera la giramos a una ve-
                                                       locidad angular no uniforme, es decir, que tanto la dirección como el
                                                       módulo (rapidez) cambian constantemente en el tiempo, se produce
                              Interculturalidad        la aceleración centrípeta y tangencial, que actúan constantemente en
                                                       el cuerpo, tal como se explica en la Figura 5.7.
                              Las ferias de los pueblos
                         en la Costa son todo un acon-
                         tecimiento que la comunidad                           v                 v
                         nunca se pierde. Allí, el carrusel
                         es la estrella de la feria para los                                          at
                         niños. Este posee movimiento                            at
                         circular uniforme sin ninguna                 r
                         otra aceleración, aparte de la                       ac                      ac
                         centrípeta.                                                              r







                                                         Figura 5.7

                       Shutterstock, 2013287822        Como ya se ha mencionado, la aceleración es el cambio de veloci-
                                                       dad en un intervalo de tiempo. Dado que la velocidad es un vec-
                                                       tor, si el cambio es del módulo o magnitud de la velocidad, nos
                                                       referiremos a la aceleración tangencial, también llamada lineal; y
                                                       si cambia su dirección, es producida por la aceleración  normal
                              Competencia              o centrípeta.
                              matemática
                                                       La aceleración total es igual a la suma de la aceleración centrípeta
                              Algunas calculadoras     y tangencial:
                         traen implementada en su
                         teclado la operación de poten-                        a = a t +a c
                         ciación, cuyo símbolo es xy. Este
                         permite calcular cantidades
                         elevadas a cualquier exponente.

                        CN.F.5.1.13. Diferenciar; mediante el análisis de gráficos, el movimiento circular uniforme (MCU) del movimiento circular uniformemente variado (MCUV), en función de
                        la comprensión de las características y relaciones de las cuatro magnitudes de la cinemática del movimiento circular (posición angular, velocidad angular, aceleración angular
                        y tiempo).

             168





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   168                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   168]]></page><page Index="171"><![CDATA[Tenemos que saber claramente la diferencia entre la aceleración total   Interdisciplinariedad
                    y la aceleración angular. Mientras la aceleración total es la suma de la
                                                                                        Física y Astronomía
                    tangencial y la normal, la aceleración angular  a () se define como la   Una de las más grandes ideas en
                    variación de la velocidad angular en un tiempo determinado t, expre-  la historia de la humanidad fue
                    sado como:                                                     el heliocentrismo de Copérnico
                                                                                   (en 1543), quien revolucionó la
                         ω −                ω − ω
                    α=    f  ω0         α=   f   0                                 forma de pensar en gran parte
                           t                     t                                 del mundo. El heliocentrismo
                    Vectorial                                  Escalar             explica el movimiento que
                                                                                   realizan los planetas alrededor
                    donde:                                                         del Sol. Kepler, en 1609, mostró
                                                                                   un estudio más detallado del
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    a  es la aceleración angular                                   movimiento de los planetas

                    w es  la rapidez angular final                                 y enunció que forman un mo-
                      f
                                                                                   vimiento elíptico, tal como lo
                    w  es la rapidez angular inicial                               conocemos actualmente.
                     0
                    t  es el tiempo.
                                                                                                   Saturno
                                                                                       Cometa
                                                                                            Cinturon de asteroides
                    Como se observa, existirá un cambio en la magnitud de la velocidad.        Sol   Marte
                                                                                         Luna            Urano
                                                                                                  Venus       Shutterstock, 319137437
                    A partir de una analogía con el movimiento rectilíneo, se podrá hallar   Tierra  Mercurio
                                                                                    Neptuno
                    el ángulo girado con la expresión:                                     Júpiter     Cometa
                             αt 2
                    θ = ω +      escalar
                          t
                         0
                              2
                    o con el desplazamiento angular:
                                                                                        Competencia
                             αt 2
                    θ = ω +      vectorial,                                             matemática
                          t 0
                              2
                                                                                       La letra alfa (α) es la
                    donde  q corresponde al desplazamiento angular                 primera del alfabeto griego. Al
                    y:                                                             igual que las otras letras grie-
                                                                                   gas, se la utiliza en la matemáti-
                    ω =  ω +2 αθ                                                   ca, química, ingeniería y física.
                          2
                     2
                          0
                      f
                    Es importante recalcar que  q  se mide en radianes,  w  se mide en   En matemática, al ser la primera,
                    (rad/s) y a  se mide en (rad/s2).                              posee un valor numérico de
                                                                                   1, pues representa el principio
                                                                                   de todo. En física es usada
                    Estas son las ecuaciones  del movimiento circular uniformemente va-  como símbolo de la aceleración
                    riado (MCUV) que, a diferencia del movimiento rectilíneo uniforme-  angular.
                    mente variado (MRUV), además de variar la rapidez, cambia también
                    su dirección y, por lo tanto, tiene una aceleración centrípeta.


                    Como podemos observar, existen analogías entre estos dos movi-
                    mientos que sintetizaremos más adelante; por ahora, estableceremos
                    sus relaciones dadas como:

                                           v = omega ω                                                        Archivo editorial
                                            d = theta
                                             a = alfa α




                                                                                                                     A 169





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   169                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   169]]></page><page Index="172"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.3.1.

                        1   Analiza y responde: ¿cuáles son las diferencias entre el MCU y el MCUV?

                            En el MCU su velocidad angular será constante en el tiempo, mientras que en el MCUV no, debido a una aceleración producida.

                        2   ¿Qué produce el cambio de la rapidez angular en el MCUV y qué lo diferencia del MCU?

                            Como en todo movimiento, el cambio en la rapidez es producido generalmente por la aceleración, en
                            este caso, aceleración angular. El MCU no tiene dicha aceleración que produzca el cambio.
                                                                                            Estrategia de
                        3   Actividad investigativa                                         investigación

                            Indaga y explica, de forma gráfica y analítica, la dirección que   Para comprender completa-
                            tiene la aceleración angular.
                                                                                       mente la información reco-
                            La aceleración angular será la resultante entre la aceleración tangencial y centrípeta; sin embargo, su   pilada, es necesario ordenarla
                            dirección estará de acuerdo con la rapidez angular, en una dirección tridimensional al plano angular.
                                                                                       adecuadamente.

                        4   En una pista de carreras, se hace una prueba de velocidad para un auto

                            que tiene ruedas de 18 in (pulgadas) de diámetro. El conductor realiza                 Shutterstock, 1710976594
                            la prueba a 100 km/h, pero si acelera hasta alcanzar 130 km/h en 10
                            segundos, ¿cuál será el número de vueltas que dieron las ruedas en esos
                            10 segundos? ¿Cuál es su aceleración angular?

                            α  = 3,646   θ = 73,23 rev
                             o
                        5   La prueba anterior se realiza como entrenamiento para un torneo a finales del año; pero, para ganar
                            la competencia, el auto debería garantizar subir de 100 km/h a 130 km/h en 5 s, con una aceleración
                            angular de 2 rad/s . ¿Cuál deberá ser el diámetro en pulgadas de la rueda bajo estas condiciones?
                                           2
                            Compara tu respuesta con el resultado anterior.

                            r = 83,3 cm

                        6   En una competencia de Fórmula 1, el conductor Fernando Alonso, de
                            la McLaren-Honda, tomó una curva de 200 m de radio a una velo-                         Shutterstock, 386079313
                            cidad de 170 km/h. Cuando pasó por la curva, Alonso desaceleró
                            hasta llegar a los 150 km/h en tan solo 5 s, y terminó la curva con
                            esa velocidad.
                            ¿Cuál fue la aceleración que tuvo el auto en la curva y cuál fue la
                            aceleración centrípeta al final del tramo?

                            a) -20 m/s 2
                            b) 20 m/s 2

                            c) 0,89 m/s 2
                            d) -0,89 m/s 2
                                             a = –0,89 m/s 2
                            e) -2,224 m/s 2  a  = 0,208 m/s 2
                                              c




             170





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   170                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   170]]></page><page Index="173"><![CDATA[7    Un coche con unas ruedas de 30 cm de radio acelera desde 0 hasta 100 km/h en 5 s. Calcula:


                        a) el módulo de la aceleración angular.  α = 18,52 rad/s   2

                        b) el módulo de la aceleración tangencial.  a  = 5,55 m/s 2
                                                               T
                        c) el módulo de la aceleración normal para t = 5 s.  a  = 2572 m/s 2
                                                                     n


                   8    Un disco gira a 2 vueltas/s, luego frena y se detiene en 9 s. Encuentra:
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción

                        a) su aceleración angular.                                           α = –4π/9 rad/s 2
                        b) las vueltas que da hasta detenerse.                               Número de vueltas = 9 vueltas
                        c) la velocidad del borde del disco para t = 2 s si el radio del disco es de 15 cm.  v = 1,46 m/s



                   9    Arturo deja caer un yoyo y pasa de no girar a hacerlo a 3 vueltas por segundo. En los 2 segundos que

                        tarda en bajar, determina:

                        a) su aceleración angular.                             α = 3π rad/s 2
                        b) las vueltas que dará en los dos segundos.           Número de vueltas = 6π rad = 3 vueltas



                   10   Un automóvil con ruedas de 30 cm de diámetro acelera de 0 a 30 m/s en 5 s. Calcula:


                        a) la aceleración angular de sus ruedas.   α = 20 rad/s 2
                        b) la aceleración lineal del coche.       a = 6 m/s 2

                        c) las vueltas que da la rueda mientras acelera.  Número de vueltas= 250 rad = 39,79 vueltas


                   11   Una turbina de un metro de diámetro se pone en marcha en t = 0 y a los 20 s alcanza una velocidad

                        de 3 000 rpm. Calcula la aceleración angular y la aceleración tangencial.
                        a  = 15,71 rad/s 2  a  = 7,85 m/s 2
                         ω             T
                   12                                                                   Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        En parejas, resuelvan en su cuaderno el siguiente problema:
                                                                                   No todas las personas se sien-
                        La llanta de una bicicleta gira con MCUV. Su velocidad lineal   ten cómodas al hablar en voz
                        inicial es de 2 m/s, y al transcurrir un tiempo de 15 segundos, su   alta en público, sobre todo si
                        velocidad cambia a 10 m/s. Si el radio de la llanta de la bicicleta   hay dificultades de expresión.
                        es de 20 in (pulgadas), ¿cuál será su aceleración angular?

                        Elaboren una tabla donde se den, por lo menos, 3 diámetros
                        diferentes de llanta, y comenten los resultados con respecto a
                        la aceleración angular.



                                                                                                                    171





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   171
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   171                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="174"><![CDATA[Saberes previos         Análisis del movimiento circular

                              ¿Sabes cómo analizar un
                         movimiento de forma vectorial?  Para el análisis del movimiento circular, la geometría juega un papel
                                                       de suma importancia.

                              Desequilibrio cognitivo
                                                       Analizar desde la geometría y el álgebra nos permite comprender de
                              Si dentro del movimiento   mejor manera los acontecimientos físicos a nuestro alrededor, y acer-
                         circular, la velocidad angular es   carnos a la cinemática del movimiento circular.
                         negativa en su forma vectorial,
                         ¿qué significa esto?          Haremos uso del sistema de coordenadas para poder analizar los fe-
                                                       nómenos que se produzcan.











                              Interdisciplinariedad

                                Física e Hidráulica
                       Coca Codo S1, www. flickr/minturismo.ec                                                     Shutterstock, 4880911










                           Coca Codo Sinclair y sus    Ejemplo
                          grandes turbinas hidráulicas  Tenemos un molino compuesto por 4 aspas como indica la fotografía.
                         La represa más grande del Ecua-  El borde del aspa del molino se encuentra en el punto (2,5 ; 2) m. El
                         dor produce un aproximado de   molino gira en sentido antihorario, partiendo desde el reposo hasta
                         1 500 MW de potencia para el   poder alcanzar una velocidad de 20 rpm en aproximadamente 30 se-
                         país. Esta represa, con 8 turbinas
                         que giran a gran velocidad, será   gundos. Determina:
                         el sustento del país para las
                         generaciones futuras y abaste-  ¿cuál será la posición luego de los 30 s?
                         cerá de energía eléctrica a todo
                         el Ecuador. Esto facilitará la   Calcularemos primero las vueltas que ha dado el molino en esos 30 s.
                         opción de transformar nuestra
                         matriz energética y de exportar   w =  rev  = 20  2,09  rad
                         energía a países que lo soliciten.   min         s
                          Fuente: Proyecto Hidroeléctrica Coca   Vectorialmente tenemos que:
                                         Codo Sinclair

                         lynk.ec/11f26                           rad
                                                       w = 2,09 k
                                                                  s
                                                       Nota: es importante saber el sentido en el que gira el molino, ya que
                                                       al ser antihorario es (+), y al ser horario es (–).


                        CN.F.5.1.15. Resolver los problemas de aplicación donde se relacionen las magnitudes angulares y las lineales.
                        CN.F.5.6.3. Establecer semejanzas y diferencias entre el movimiento de la Luna y de los satélites artificiales alrededor de la Tierra, mediante el uso de simuladores.

             172





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   172                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   172]]></page><page Index="175"><![CDATA[La velocidad angular  w () es perpendicular si consideramos que las as-     y
                    pas se mueven en el plano. Por lo tanto, la velocidad angular se encuen-
                                                   
                    tra en el eje z en la dirección unitaria  k,  como vemos en la Figura 5.8, y
                    la longitud del aspa se tomará como el radio de la circunferencia con                x
                    respecto a un eje en el medio del molino. Entonces, el vector perte-           W       z
                    neciente al radio de la circunferencia es:
                            
                       (
                               )
                    r  = 2,5 i + jm
                             2
                    Para el cálculo del módulo de la aceleración angular se usará
                        ω − ω
                    α=    f   0                                                     Figura 5.8.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                           t
                    donde:
                             rad                                                             r
                        2,09           rad                                                    f
                    a=        s  =  0,07                                                              r₀
                          30  s        s 2

                    Una vez que se tiene la aceleración angular, se puede hallar el ángulo         Φ
                    girado  q  (Figura 5.9.), con la siguiente expresión:

                             αt 2
                    θ = ω +
                          t
                         0
                              2
                    Dentro de la expresión, consideramos que el aspa parte del reposo
                    con  w = 0 .                                                    Figura 5.9.
                         0
                    Por lo tanto, tenemos que:
                                  rad
                             0,07  2  ⋅30  s                                            Interculturalidad
                          2
                    θ =  αt  =     s      =1,05 rad
                         2         2                                                   Cuenca tiene entre sus
                                                                                   principales atractivos a unos
                               360 °           1  rev                              molinos desenterrados décadas
                    θ =1,05  rad     = 60,16 ° ó     = 0,17  rev
                              2 π rad         2 π rad                              atrás, y que pertenecen a la
                                                                                   época prehispánica. Están cons-
                    El ángulo inicial está dado por:                               truidos con bloques de piedra
                           2                  2                                    de 2 metros de largo y 2 tonela-
                    tan f           f =  = tan −1  = 38,66 °                       das cada uno. Se asientan sobre
                           2,5               2,5                                   cimientos incaicos, mientras
                    El ángulo final es 98,82°.                                     que los muros son cañaris. Estos
                                                                                   molinos incluyen enormes rue-
                    El radio r es                                                  das motrices que eran movidas
                                                                                   por el agua.
                    r =  ( ) +2,5  2  () =2  2  3,2 m


                    con lo que la posición final es:


                    r x  = rcos98,82 °= 3,2  m cos98,82 °=−0,49  m
                    r y  = rsen 98,82 °= 3,2  m sen 98,82 °= 3,16  m                                          Shutterstock, 1960964104
                                  
                                     )
                        (
                    r f  =−0,49 i +3,16  jm

                                                                                                                     A 173





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   173
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   173                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="176"><![CDATA[Evaluación formativa

                              Competencia              El movimiento circular en los satélites naturales
                              matemática
                                                       y artificiales
                              Excentricidad en mate-   Una de las aplicaciones del estudio del movimiento circular es el de
                         máticas es un parámetro que   los satélites tanto naturales como artificiales. Si bien la Luna, satélite
                         determina la desviación cónica,   natural de la Tierra, al igual que los satélites artificiales no sigue una
                         es decir, la relación entre la   trayectoria circular sino elíptica, se los puede estudiar desde el movi-
                         distancia del centro al foco con   miento circular uniforme, ya que su excentricidad es de apenas 0,05
                         la distancia del centro al vértice.   que en la práctica podemos considerar como un movimiento circular
                         La excentricidad  e ( = ca) de la   uniforme.
                                         /
                         circunferencia es cero.
                                                       La Luna gira alrededor de la Tierra debido a la gravedad; es decir, el
                                                       valor de la aceleración centrípeta es igual a la aceleración de la grave-
                          V      a      c     V’       dad que ejerce la Tierra sobre la Luna, y de esa manera conociendo la
                              F            F
                                                       distancia entre la Tierra y la Luna podemos calcular la aceleración de
                                                       la gravedad con la que la Tierra atrae a la Luna.
                           Figura 5.10.
                                                       Ejemplo
                                                       La distancia promedio de la Tierra a la Luna es de aproximadamente
                                                                            8
                             Competencia digital       384 400 km = 3,844 × 10  m
                              Mediante el simulador de   Si consideramos que la Luna gira alrededor de la Tierra en aproxima-
                         la página: lynk.ec/11f27      damente 28 días, es decir,
                         Observa qué sucede si le das
                         una rapidez de 9000 m/s y           24  h 3 600  s
                         luego de 6000. Realiza diversas   28  días  1 dia  1  h  = 2 419 200  s,
                         situaciones con la rapidez, radio
                         y masa del satélite.          vamos a determinar su gravedad.

                                                       Como la habíamos dicho,

                                                              v 2  w ( ) r  2
                                                                          2
                                                       g  = a  =  =    =  w r  () 1
                                                           c
                                                               r    r
                                                       y como,
                       Shutterstock, 212806315         entonces, reemplazamos en (1), −6  rads
                                                            π
                                                                 2
                                                           2
                                                                  π rad
                                                             =
                                                       ω =
                                                                        = 2,597
                                                                              ×10
                                                                                      /
                                                                       s
                                                                2 419 200
                                                           T
                          La luna, que parece muy cercana a la Tierra,        2
                                                               (
                                                            2
                                                                            /
                                                             r
                        se encuentra a más de 106 veces el radio de   g =  w = 2,597 ×10 −6 rads ) 3,844 ×10 8 m
                        la Tierra.
                                                             ×
                                                       g  = 2,610 −3  m
                                                       Los satélites artificiales son puestos en órbita y bajo el mismo
                                                       principio giran alrededor de la Tierra; pero en el caso de los sa-
                       Shutterstock, 417034426         completa en 24 horas. Muchos de ellos reciben como fuente de
                                                       télites geoestacionarios giran junto a la Tierra y dan una vuelta
                                                       energía la luz solar y se encuentran a una altitud de aproximada-
                          Satélite artificial que recibe como fuente de   mente 36 000 km.
                        energía la luz solar.

             174





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   174                                                                        21/1/25   11:49
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         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   174]]></page><page Index="177"><![CDATA[Evaluación formativa




                        I.CN.F.5.3.2.

                   1    Analiza y responde: ¿en qué casos se puede presentar un movimiento uniforme y otro uniforme-

                        mente variado, simultáneamente?
                        Cuando hablamos de un movimiento parabólico, tenemos la oportunidad de descomponer los movimientos en uniforme y uniformemente variado,
                        ya que ocurren al mismo tiempo. Al observar el objeto en análisis. De la misma forma, ocurre en el movimiento circular.
                   2    Describe y anota en tu cuaderno tres ejemplos en los que exista movimiento rectilíneo y movi-
                        miento circular de forma simultánea.

                        1. Las llantas de un auto, se trasladan linealmente y giran de forma circular. 2. Un balón de fútbol que al golpearlo se traslada y gira simultáneamente.
                        3. Muchas veces se forman remolinos que giran y se trasladan por la Tierra.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                                                        Estrategia de
                   3    Actividad investigativa                                         investigación
                        Indaga: ¿qué quiere decir, vectorialmente, que un cuerpo esté
                        girando en sentido horario o antihorario?                  No siempre la primera respues-
                                                                                   ta obtenida es la correcta.
                        El sentido en el cual se encuentra la velocidad angular ya que si usamos la regla de la mano derecha
                        cuando el cuerpo gira en sentido horario girará con una velocidad negativa y si es antihorario será positiva.
                   4    ¿Qué dirección tiene la velocidad lineal con respecto al movimiento circular?

                        La velocidad lineal tiene dirección tangencial a la trayectoria que sigue el objeto.

                   5    Las aspas de un molino de viento están quietas debido a que no hay viento, pero de pronto el viento

                        comienza a moverlas. Si la aceleración aplicada a las aspas es de 0,05 rad/s, ¿cuánto tiempo se tardó
                        en llegar a una velocidad de 4,2 rad/s?
                        t = 84 s

                   6    Al encender una aspiradora, su turbo incrementa constantemente sus revoluciones y alcanza las

                        300 rpm en un 1 minuto; luego, las mantiene constante. Si la corriente se corta 3 minutos después
                        de ser encendida, las revoluciones del turbo disminuyen constantemente y se detienen en 1 minu-
                        to. Calcula el total de revoluciones que habrá logrado girar el turbo.
                        900 rpm

                   7    Encuentra la velocidad tangencial alrededor del eje terrestre de un punto en la superficie terrestre

                        a una latitud de 60º N en km/h.
                        V  = 800π rad/h
                         T
                   8                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        En parejas, resuelvan el siguiente problema:
                                                                                   Si hay una discapacidad o
                        Al realizar el lanzamiento de un trompo de 5 cm de diámetro, este   dificultades visuales, es nece-
                        adquiere una velocidad constante de 0,2 m/s, trasladándose 1 m y   sario ayudarnos unos a otros,
                        rotando. Si el cuerpo tiene una desaceleración y se demora el mis-  ya sea con una explicación
                        mo tiempo que se traslada hasta que deja de rotar, determina:  de los sucesos visuales o con
                                                                                   un resumen de lo que sucede
                        •  ¿cuál será su desaceleración?          t = 5 s          alrededor.
                                                                  V   = 0,2 m/s
                                                                   o
                        •  ¿en qué tiempo parará el trompo?       ω   = 4 rad/s
                                                                   o
                                                                  α = −0,8 rad/s 2
                        •  ¿cuántas vueltas giró hasta detenerse?  θ = 4,77 rev
                                                                                                                    175





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   175
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   175                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="178"><![CDATA[Saberes previos         Analogías del movimiento

                              ¿En qué áreas de la vida
                         profesional crees tú que se   circular y rectilíneo
                         ponen en práctica estos tipos
                         de movimientos?
                                                       Hasta ahora, hemos estudiado los dos tipos de movimientos de un
                                                       cuerpo o una partícula, sin detallar los fenómenos que los provocan.
                              Desequilibrio cognitivo  Lo curioso que encontramos dentro del análisis de estos movimien-
                                                       tos es la analogía que tiene uno con respecto al otro, o lo que es lo
                              ¿Cómo crees que puedes   mismo, lo relacionados que están entre sí.
                         interconectar el movimiento
                         circular y el rectilíneo? Mencio-  A continuación, se presentan algunas analogías que se pueden usar
                         na algunos ejemplos.          como base para el estudio de nuevas técnicas o ciencias. Conocer el
                                                       concepto de estos movimientos nos ayudará a comprender su ver-
                                                       dadero uso en la vida profesional, saber para qué sirven y cuándo
                                                       se usan. Podemos resolver miles de ejercicios una y otra vez, pero si
                                                       no entendemos el verdadero concepto, la actividad no tiene sentido
                                                       alguno.

                                                       •  El estudio de ambos movimientos tiene como objetivo compren-
                              Interculturalidad          der los comportamientos que tiene un cuerpo cuando se mueve


                              El ferrocarril ecuatoria-  en el plano o en el espacio. Tanto uno como otro consideran el es-
                         no es una obra iniciada por     tado en el que se encuentra el cuerpo, y ayudan a predecir eventos
                         García Moreno y terminada por   o posiciones futuras.
                         Alfaro en 1908. Su propósito era
                         conseguir la unidad nacional, al   1.  Movimiento rectilíneo
                         enlazar a los pueblos mestizos,   En un inicio, el tren se encuentra
                         indígenas y montuvios de Costa   en una posición, tiempo y velo-
                         y Sierra que viven regados a lo   cidad dados. Si establecemos
                         largo de su trayectoria.                                                                  Shutterstock, 172581671
                                                       parámetros de futuro, podre-
                                                       mos predecir en dónde estará
                                                       el tren en una hora o dos, y con
                                                       qué velocidad se moverá si las
                       Shutterstock, 724734772
                                                       condiciones son las mismas.



                                                       2.  Movimiento circular
                                                       En la imagen, la llanta está girando
                         ¿Qué tipo de movimiento ejer-
                         ce el ferrocarril? Explica.   a cierta velocidad. Si aceleramos
                                                       el auto, la llanta girará a una ve-
                                                       locidad mayor, y si lo frenamos,                            Shutterstock, 316926383
                                                       a una menor. Esto se puede pre-
                                                       decir mediante el estudio cine-
                                                       mático del movimiento circular.








                        CN.F.5.1.14. Establecer las analogías entre el movimiento rectilíneo y el movimiento circular, mediante el análisis de sus ecuaciones.

             176





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   176
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   176                                                                        21/1/25   11:49]]></page><page Index="179"><![CDATA[•  Los movimientos en las ecuaciones, en función de la velocidad, des-  Competencia
                      plazamiento y tiempo, son análogos entre sí. Por ejemplo, si en MRU   socioemocional
                      tenemos distancia y velocidad lineal, en MCU será distancia angular   Como en la física existe
                      y velocidad angular, respectivamente. El único parámetro que no   el movimiento circular, también
                      cambia es el tiempo, al ser la única dimensión temporal existente.   en nuestra vida, simbólicamen-
                                                                                   te, a veces trazamos círculos
                    Desde la física clásica independiente, se presenta un cuadro de resu-  viciosos, donde una y otra vez
                    men de las ecuaciones de ambos movimientos. Observa las similitu-  volvemos a cometer el mismo
                    des en las ecuaciones que existen entre ambos.                 error. Para salir de eso, lo prime-
                                                                                   ro que se debe hacer es tomar
                         Movimiento rectilíneo         Movimiento circular         consciencia de esa repetición.
                              uniforme                     uniforme
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                   d                             θ
                                v =                         ω =
                                   t                             t
                         Movimiento rectilíneo         Movimiento circular
                         uniformemente variado        uniformemente variado                                   Shutterstock, 1549641692
                                     at 2                         αt 2
                             d =v t +                    θ =wt  +                  ¿Qué otras maneras se te ocu-
                                 0
                                      2                       0    2               rren para no repetir "círculos
                                 2
                                     2
                            v 2 f  =v t + ad             w 2 f  =w 2 0 +2 αθ       viciosos"?
                                 0
                                                 q
                                              d  =⋅r
                                                 w
                                              v =⋅ r
                                                α r
                                             a =⋅
                                                                                        Competencia
                    •  Los principios de estos movimientos se usan para entender el com-  matemática
                      portamiento de ciertos fenómenos fisicos; por ejemplo, la veloci-  La letra theta o teta (θ
                      dad con que girará una turbina eólica o una hidráulica para abas-  o ϑ) es la 8º letra del alfabeto
                      tecer de energía; la velocidad lineal a la que correrá un auto, o la   griego. La letra fenicia Teth dio
                      velocidad circular de las llantas para calcular el número de vueltas   origen a esta letra griega, y sig-
                      y la eficiencia del motor; el movimiento rectilíneo de un avión que   nificaba ‘rueda’, pero en Grecia
                      va de un lugar a otro, o la velocidad con la que giran las turbinas   se consideraba como símbolo
                      para dar estabilidad al avión en el aire. Todos estos eventos utilizan   de muerte. En geometría, trigo-
                      como base todos los movimientos que hemos estudiado antes.   nometría y física representa el
                                                                                   símbolo de un ángulo. También
                                                                                   se la emplea en meteorología
                                                                                   (temperatura potencial), en
                                                                                   genética poblacional (estima-
                                                                                   dor Watterson), y en teoría de
                                                                                   números primos.









                                                                               Shutterstock, 546651040  Indaga cómo se emplea este   Archivo Editorial





                                                                                   estadística.
                        En el movimiento de la bicicleta se traslada al mismo tiempo que gira las ruedas.  símbolo en economía y en

                                                                                                                     A 177





                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   177                                                                        21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   177]]></page><page Index="180"><![CDATA[Evaluación formativa

                                                       Ejemplo
                                                       En una montaña rusa, un carrito parte del reposo, recorre 200 metros
                                                       en línea recta y alcanza una velocidad de 80 km/h en 20 s. Luego, en
                                                       el recorrido, viene un rizo, como se muestra en la imagen, de 6 m de
                                                       radio. Para pasar el obstáculo, el carrito debe llegar a una velocidad de
                                                       130 km/h en 4 s.

                                                       Determina:
                                                       La aceleración que debe tener el carrito para llegar de 0 a 80 km/h en
                       Shutterstock, 444396            La aceleración angular para llegar de 80 km/h a 130 km/h en el rizo.
                                                       20 s.



                          Rizo en una montaña rusa     80  km 1 000  m  1  h  =22,22  ms
                                                                                 /
                                                           h  1  km  3 600  s
                                                       Como el carrito parte del reposo, su v  = 0.
                                                                                       0
                              Competencia
                              matemática
                                                       Su aceleración en el tramo recto es
                              La jerarquía en las opera-  a= v − v 0
                                                            f
                         ciones combinadas es el orden       t
                         que se debe tener en cuenta
                         para resolverlas correctamente.   a =  22,22  ms /  −0  =1,11  m
                         Estas son:                           20  s        s 2
                         1. efectuar las operaciones que
                           se encuentran entre parénte-  Para que el carrito pueda pasar el rizo, tendrá que llegar a una veloci-
                           sis, corchetes y llaves.    dad de 130 km/h.
                         2. calcular las potencias y raíces.
                         3. calcular los productos y   Para hallar la aceleración angular al llegar a los 130 km/h, usamos la
                           cocientes.                  expresión:
                         4. realizar las adiciones y sus-
                           tracciones.                 130  km 1 000  m  1 h  = 36,11  ms
                                                                                 /
                                                           h  1  km  3 600  s
                                                           ω − ω
                                                       α=   f   0
                                                              t
                       Shutterstock, 2016581354        w =  v r
                                                       donde:





                         ¿Qué ocurre en el resultado si   w =  36,11  m  =  6,02  rad
                                                                 s
                         no se respeta ese orden?        f    6  m        s
                                                                 m
                                                            22,22        rad
                                                       w =  0    s  =  3,70
                                                              6  m        s

                                                       Entonces, la aceleración angular es:

                                                                rad      rad
                                                           36,11  −22,22          rad
                                                       a =      s         s  = 3,47
                                                                  4  s             s 2





             178





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   178                                                                        21/1/25   11:49
                                                                                                                     21/1/25   11:49
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   178]]></page><page Index="181"><![CDATA[Evaluación formativa




                        I.CN.F.5.3.2.

                   1    El tacómetro de un automóvil marca una rapidez constante de 50 km/h. El vehículo recorre una dis-

                        tancia de 2 000 m. ¿Cuántas vueltas dieron sus llantas si tienen un diámetro de 44 cm, y cuáles fueron
                        su período y frecuencia con respecto a cualquier punto del neumático?

                        ω = 63,14 rad/s      T = 0,1 s             θ = 9 041,64 rad      f = 10 Hz

                   2    En la actualidad, el Bugatti Veyron es el auto más rápido del planeta: llega de 0 a 100 km/h en
                        apenas 3 s. Si se lo pone a prueba en una pista recta de 300 m de largo, y el Bugatti tiene ruedas
                        de 45 cm de diámetro, determina:
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        •  la velocidad final a los 300 m.  V = 268,34 km/h
                                                      f
                        •  la rapidez angular de las ruedas.
                        •  la aceleración angular que llegan a tener las ruedas.  a = 9,26 m/s 2



                   3    La luna hace una revolución completa en 28 días. Si la distancia promedio
                        entre la Luna y la Tierra es de 38,4 × 107 m, aproximadamente, encuentra la           Shutterstock, 135911696
                        velocidad tangencial de la Luna con respecto a la Tierra.
                        V  = 997 m/s
                         T
                        Problema-decisión
                   4
                        Imagina que eres un ingeniero mecánico a quien se le encomienda diseñar e instalar turbinas eólicas
                        para generar electricidad en las islas Galápagos.
                        ¿Qué tipo de conocimientos requieres para lograrlo?, ¿cómo lo conseguirías?
                        Respuesta abierta

                   5    Determina la velocidad angular (en rad/s) del tambor de 60 m de radio en el momento en que la
                        carga desciende a razón de 6 m/s. Los tambores de radios “R” y “2R” son solidarios.

                        v  = 20 rad/s
                        ω
                   6    Al desconectar la corriente de un motor eléctrico su velocidad de 1 700 rpm desciende a 1 000 rpm
                        en 2 segundos. Calcula:

                        a) la desaceleración.  α = –11,67 π rad/s 2

                        b) el número de vueltas que da durante ese tiempo.  86,58 vueltas


                   7                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Formen triadas y compartan sus comprensiones:
                        determinen tres analogías dentro del análisis de ambos mo-  Cuando hay problemas atencio-
                        vimientos.                                                 nales, es importante saber que
                                                                                   siempre se puede preguntar en
                                                    El movimiento rectilíneo se usaría cuando cumple
                        •  ¿Cuándo usarían cada tipo de movimiento?  un movimiento lineal, y el   caso de duda.
                         movimiento circular, como su nombre lo dice, cuando la trayectoria forma un círculo o circunferencia.  Analogías: 1. Ambos movimientos se estructuran con las mismas
                        •  ¿Cómo se podría diferenciar entre ambos movimientos?  ecuaciones, pero se establecen las condiciones para cada uno según
                                                                                lo necesario. 2. En ambos movimientos existen el movimiento unifor-
                          Generalmente, ambos movimientos se diferencian por la trayectoria que siguen y el tipo de acelera-  me solamente y el uniformemente variado formado por una acelera-
                          ción, además de la notación y las condiciones en las que se trabajan.
                                                                                ción. 3. Ambos son parte de la mecánica de la física para el análisis
                                                                                de movimiento básico de los objetos y parten del mismo principio.  179




                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   179
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   179                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="182"><![CDATA[Saberes previos         Problemas de aplicación

                              ¿Cómo funciona el me-
                         canismo de engranajes en una   A lo largo de la historia, el estudio del movimiento circular nos ha
                         bicicleta?                    ayudado a entender un sinnúmero de fenómenos que forman una
                                                       trayectoria circular, desde el desplazamiento de los planetas alrede-
                              Desequilibrio cognitivo  dor del Sol (que, en muchos de sus estudios, se puede considerar un
                                                       MCU), hasta el proceder de uno de los inventos más importantes
                              ¿Cómo pueden los cuer-   de la historia, la rueda, usada desde la Antigüedad para transportar
                         pos que giran conectados entre   grandes cargas con mayor rapidez y eficiencia.
                         sí comunicar sus velocidades y
                         aceleraciones angulares?      Gracias al estudio del movimiento circular, se han podido crear mani-
                                                       velas, engranajes, poleas, rotores y demás elementos, que nos facilitan
                                                       procesos mecánicos de gran complejidad. Estos sistemas se utilizan
                                                       manualmente en el campo industrial, en motores que necesitan el
                                                       control del ser humano, y de forma automática o en sistemas electró-
                                                       nicos (por ejemplo, en unidades de disco duro).





                              Competencia
                              C
                                   e
                                         i
                                    t
                                     e
                                      nc
                                         a
                               o
                                mp
                              socioemocionall
                              c om u nic a c ion a
                              Para resolver problemas
                         de Física, toma en cuenta estas
                         sugerencias.
                         1.  Lee con cuidado el problema.
                         2.  Dibuja un diagrama adecua-
                           do con leyendas y ejes de
                           coordenadas apropiados, si
                           fuera necesario.
                         3.  Identifica el principio físico
                           que está implícito en el
                           problema.                                                                               shutterstock, 484184218
                         4.  Identifica las cantidades
                           dadas en el problema.         Los piñones en un motor realizan movimientos circulares.
                         5.  Identifica la cantidad que
                           debes buscar.
                         6.  Identifica la relación básica   El movimiento circular es parte sustancial de la vida moderna. Jamás
                           y deduce o identifica la    hubiéramos imaginado que tan solo por ver rodar una piedra se po-
                           ecuación que contenga esas   dría inventar la rueda, y que ese descubrimiento sería la base para in-
                           cantidades.                 dagar fuera de nuestro planeta y en un futuro alcanzar otros sistemas
                         7.  Resuelve la ecuación.     estelares.
                         8.  Coteja que la respuesta tiene
                           unidades correctas.         Ejemplo
                         9.  Coteja el signo y dirección de   Se tiene un sistema de manivela en el pedal de 30 cm de radio, que
                           la respuesta.               hace girar los engranajes A y B de 20 cm y 10 cm de radio, respectiva-
                         10. Responde la pregunta.
                                                       mente, como se muestra en la Figura 5.11.




                        CN.F.5.1.15. Resolver los problemas de aplicación donde se relacionen las magnitudes angulares y las lineales.

             180





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   180
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   180                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="183"><![CDATA[Competencia digital

                                                                                       Mira el video:
                          B                                                        lynk.ec/11f28
                                                                                   Comparte en clase los hallaz-
                                                                                   gos que lograste obtener.
                                                                        A

                   Shutterstock, 144126010



                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                      Figura 5.11.


                    Si un ciclista mueve el pedal a una rapidez angular de 10 rad/s, halla la
                    velocidad angular en revoluciones por segundo del engranaje B, y las
                    velocidades lineales tanto del pedal como del engranaje A.

                    El pedal se encuentra acoplado al engranaje de 20 cm, por lo que
                    ambos tendrán una velocidad angular de 10 rad/s, pero su velocidad
                    lineal es diferente. El engranaje pequeño (de 10 cm) se encuentra co-
                    nectado por una banda con el de 20 cm, por lo que la velocidad lineal
                    tanto de A como de B será igual.
                                                                                        Interculturalidad
                                        w    w =  =  10  rads
                                                        /
                                         A
                                              pedal
                                                                                       La rueda es uno de los
                                                                                   inventos más fundamentales
                                          10  rad                                  en la historia humana por la
                                      v =      ⋅ 0,2  m=  2  m s                   multiplicidad de usos que se le
                                                         /
                                       A
                                            s
                                                                                   puede dar. Fue inventada por
                                                                                   los pueblos mesopotámicos
                                           10  rad
                                                          /
                                     v pedal  =  ⋅ 0,3 m= 3  m s                   hace más de 5 mil años, y luego
                                             s                                     lo hicieron los egipcios.
                                          v =  A  v =  B  2  ms
                                                     /
                                            m
                                          2
                                      v     s     rad
                                  ω =  B  =   =  20  = 31,18  rps.
                                   B
                                      r   0.1 m    s                                                           Shutterstock, 2172486603
                    Como vimos en este ejemplo, es importante recalcar que cuando se   ¿Qué otros objetos usados en
                    encuentran dos elementos unidos entre sí, hayan sido estos solda-  la antigüedad mostraban un
                    dos o acoplados, se podrán mover a la misma velocidad angular, pero   movimiento circular? Indaga.
                    a diferente velocidad lineal.

                    En la película Star Wars, la Estrella de la Muerte es una gran esfera en
                    el espacio, con una aceleración centrípeta de 0,02 m/s  y con un diá-
                                                                 2
                    metro de aproximadamente 120 km. Teniendo en cuenta estos datos,
                    determina la velocidad de la Estrella de la Muerte.



                                                                                                                     A 181





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   181
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   181                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="184"><![CDATA[Evaluación formativa

                                                       Si la estrella tiene un radio de 60 km,
                             Competencia digital
                                                            v 2
                              Entra al enlace:          a =  r
                         lynk.ec/11f29                                  m        m
                                                        v =  ( 60 000 )      s    = 34,64  s  .
                                                                  m 0,02
                                                                          2  

                                                       Ejemplo
                                                       Una lavadora, en el momento de entrar en el proceso de centrifugado,
                                                       alcanza una velocidad de aproximadamente 10 000 rpm. Este proceso
                                                       se realiza para separar los sólidos de los líquidos cuando estos se en-
                         y repasa sobre la aceleración   cuentran bajo una diferente densidad. Gracias a las fuerzas giratorias
                         centrípeta.                   que tiene la potencia de la lavadora al centrifugar, los sólidos son sedi-
                                                       mentados en la parte inferior de la lavadora, para luego ser eliminados.


                                                       Si la lavadora tiene un diámetro de 60 cm, ¿cuántas veces se produce
                                                       el proceso de separación y cuál será su relación con respecto a la ace-
                                                                                            2
                                                       leración de la gravedad de la Tierra (9,8 m/s )?
                              Recuerda que…                  rev        rad
                                                       10 000   =1 047,2
                                                             min         s
                              En el movimiento circular
                         siempre existe aceleración    Si:
                         centrípeta.                       v 2
                                                        a =     y  v =  r w
                                                         c
                                                            r
                                                                      rad  2      314,16  m
                                                                
                                                             2
                                                                
                                                              r
                                                        a  = w = 1 047,2     (0,3  m )=
                                                         c            s          s 2
                              Competencia
                              matemática               Si la aceleración de la gravedad de la Tierra es de 9,8 m/s , entonces:
                                                                                                      2
                              El radio de curvatura es   a c  314,16
                         una magnitud que mide la       g  =  9,8  =  32,06
                         curvatura de un objeto geomé-
                         trico,  como por ejemplo una   La aceleración centrípeta, con respecto a la aceleración de la gravedad,
                         línea curva.                  tiene un incremento de 32,06 veces más. Como observamos en el pro-
                                                       blema de la Estrella de la Muerte, podemos usar fuerzas giratorias para
                       Circunferencia osculatriz, www.wikimedia.org
                                                       aumentar la aceleración de la gravedad dentro de una nave espacial, y
                                                       establecer así condiciones óptimas para la vida del ser humano.












                                                                                                                   Marcelo Rivera, Estrella de la muerte.










             182





         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   182                                                                        21/1/25   11:50
                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   182]]></page><page Index="185"><![CDATA[Evaluación formativa




                        I.CN.F.5.3.1.

                   1    ¿Cómo funciona el sistema de engranajes, de acuerdo con sus velocidades angulares?

                        Si se trata de engranajes empotrados o juntos entre sí tendrán una misma velocidad angular; en cambio, si están conectados por bandas
                        y son de un radio diferente tienen una velocidad angular diferente.
                        Problema-decisión
                   2
                        Actividad investigativa
                        Existen muchas aplicaciones del tema sobre el movimiento centrífugo que separa sustancias.
                        Indaga más aplicaciones y luego diseña un aparato que permita resolver alguna situación de la vida real.
                        Respuesta abierta
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   3    Una licuadora con aspas de 5 cm de radio gira a 2 000 rpm; al
                        subir su potencia en 1 segundo, sube a 2 500 rpm.                                     shutterstock, 1955939194

                        a) ¿Qué velocidad media tangencial tiene la licuadora?
                        b) ¿Cuál es su aceleración angular en rad/s?

                        c) Si se mantiene constante la velocidad a las 2 500 rpm, y si para hacer un licuado se necesitan 30
                          segundos, ¿cuántas vueltas dieron las aspas de la licuadora?
                        Δ  = 6,05 rad/s                            ω = 2 500 RPM
                         ωm
                        α = 52,36 rad/s 2                          θ = 1 250 rev
                   4    Una centrifugadora pasa de estar detenida a girar a 450 RPM en 15 s. Si el radio del tambor es de
                        25 cm, calcula:

                        a) el módulo de la aceleración angular.         α = π rad/s 2

                        b) las vueltas que da en ese tiempo.            Número de vueltas= 112,5π rad = 56,25 vueltas
                        c) el módulo de la velocidad angular para t = 10 s.   ω = 10π rad/s

                        d) el módulo de la aceleración tangencial.      a  = 0,78 m/s 2
                                                                         T
                        e) el módulo de la aceleración normal para t = 15 s.  a  = 555,2 m/s 2
                                                                         N

                   5    Un ventilador de techo tiene aspas de 1 m de radio y está, inicialmente, detenido. Al encenderlo,

                        acelera durante 8 s hasta que gira a 120 rpm. Si el movimiento es uniformemente acelerado, calcula:

                        a) su aceleración angular.  α = π/2 rad/s 2

                        b) las vueltas que da durante los 8 s, tiempo en el que gana velocidad de giro.
                          Número de vueltas = 16π rad = 8 vueltas

                   6                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Reúnanse en parejas y resuelvan.
                        Un planeta llamado Urinius gira con una aceleración centrípe-  Cuando en un grupo haya
                        ta de 0,04 m/s  y tiene un diámetro de 2 000 km. Determina    personas con discapacidad,
                                    2
                        la velocidad angular, la velocidad tangencial, y el período y     es importante coordinar
                                                                                   tiempos que resulten cómodos
                        frecuencia respecto a cualquier punto sobre la superficie del   y adecuados para la realización
                        planeta.                                                   o exposición de los trabajos.

                        ω  = 6,32 ∙ 10  rad/s         T = 0,276 horas
                         2
                               3
                        V = 6,32 m/s                  f = 1 ∙ 10  Hz
                                                          –3
                                                                                                                    183


                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   183                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   183]]></page><page Index="186"><![CDATA[Ciencia, tecnología y sociedad: una visión interdisciplinaria







                        Aerogeneradores, una innovación con bajos niveles de contaminación






                           Los aerogeneradores son grandes torres
                           de 50 metros de altura, con aspas que
                           se mueven en trayectoria circular, a una
                           velocidad que depende del movimiento
                           de las corrientes de aire.














                                                                                                                   Shutterstock, 529618147






                                               Shutterstock, 101275069
                                   Es una tecnología muy económica que   No emite gases de invernadero que puedan
                                  puede generar una gran cantidad de    contaminar al medioambiente.
                                  energía eléctrica para las poblaciones.







                                       De entre los países que producen energía eólica, China se encuentra en primer lugar
                                       de producción. Le siguen Estados Unidos y Alemania. Otros países, como España,
                                       Brasil e India, están empezando a construir grandes parques eólicos para producir
                                       energía eléctrica a bajo costo y sin riesgos de contaminación medioambiental.










                                                                          Por su parte, Ecuador cuenta con su propio
                                                                          parque eólico llamado Villonaco, ubicado en
                                                                          Loja a 2 700 m s.n.m. Los once aerogenerado-
                      Villonaco, www.energia.gob.ec                       giran en forma circular.
                                                                          res tienen 16,5 MW de potencia, y las aspas








             184





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   184                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   184]]></page><page Index="187"><![CDATA[¿Cómo se investiga en Física?








                    Determinación de constantes y variables en
                    modelos matemáticos de una teoría física
                    La física es un campo muy amplio, principalmente en el área investi-
                    gativa, pues requiere tener en cuenta todos los factores que influyen
                    en los fenómenos que se analizan, y que hemos visto hasta este mo-                        Shutterstock, 551372665
                    mento. Toda explicación o predicción en física se realiza sobre la base
                    de ecuaciones que nos facilitan el cálculo de los fenómenos. Dichas
                    ecuaciones muchas veces se encuentran de forma empírica, es decir,    La creación de ecuaciones o modelos
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    con base en procesos investigativos realizados en el laboratorio o me-  matemáticos permiten entender las leyes que
                                                                                  rigen el Universo.
                    diante trabajo de campo. Teniendo en cuenta una serie de respues-
                    tas, se obtienen los resultados y se hallan expresiones que definen el
                    comportamiento de cada fenómeno; a eso le llamamos una ecuación
                    empírica. Por medio de ella, se obtienen modelos matemáticos que
                    pueden responder con gran eficiencia a resultados requeridos.

                    Las ecuaciones arrojan constantes y variables que forman parte de
                    modelos matemáticos; por ejemplo:
                                            y = m x + b

                    Como sabemos, en esta ecuación de la recta tenemos x e y, siendo
                    x una variable independiente, y siendo y una variable dependiente,
                    porque está supeditada a los valores que tome x. A estas se las llama
                    variables porque estarán en constante cambio, según el valor que
                    nosotros les otorguemos. Tenemos también m como la pendiente de
                    la recta, siendo esta una constante.

                    Los modelos matemáticos de las teorías físicas responden a variables
                    y constantes para definir los comportamientos de ciertos fenóme-
                    nos. Por ejemplo, cuando queremos estudiar un cuerpo, los valores
                    que corresponden al cuerpo y que no cam-
                    bian (como en muchos casos, pueden ser:
                    su masa, su sección y su forma) son valores
                    constantes inalterables. En cambio, valores
                    como la velocidad, la aceleración o la fuerza
                    son variables porque dependerán de otros
                    para su cambio.

                    En  una  ecuación  en  física  existen  constan-
                    tes  determinadas por valores numéricos;                                                  Shutterstock, 337113794
                                                         2
                    por ejemplo, en la ecuación  θ = ω +  1 αt ,
                                                   t
                                                   0
                                                      2
                    1  es un valor constante. Existen, asimismo,
                    2
                    constantes físicas, como la gravedad, cuyo                      Para comprender el Universo y predecir
                    valor sobre la superficie de la Tierra es de                  ciertos fenómenos, los físicos y matemáticos
                                                                                  necesitan medir y encontrar determinadas
                           2
                    9,8  ms .                                                     constantes y simetrías. Con ello, pueden esta-
                         /
                                                                                  blecer ecuaciones que modelen esos hechos.
                                                                                                                    185





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   185
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   185                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="188"><![CDATA[Laboratorio 3







                        Movimiento                     El formato para realizar una práctica de laboratorio es el que se mues-
                                                       tra a continuación. Digítalo y trabaja en hojas o en tu cuaderno.
                        circular uniforme

                                                       Objetivo
                                                       Determinar la velocidad angular, velocidad lineal y la aceleración
                          Materiales
                                                       centrípeta con distintos radios.
                          • Una rueda de la fortuna de
                          cualquier dimensión          Procedimiento
                                                       1. Marca la parte inferior de la rueda con la cinta. Coloca otra señal
                                                         en el medio de la rueda, con un menor radio. Posteriormente, mide
                                                         con la regla ambos radios.
                                                       2. Gira la rueda, procurando tener una velocidad constante, y haz
                       Shutterstock, 420454846         3. Cuenta diez vueltas con respecto a la parte inferior de la rueda, y
                                                         una anotación cada vez que la marca pase por la parte inferior (o
                                                         base) de la rueda.



                                                         vuelta.
                          • Una regla o cinta métrica    con el cronómetro mide el tiempo que demora al pasar en cada
                                                       4. Repite el procedimiento tres veces más, con puntos que simulen
                                                         diferentes radios.
                                                    Shutterstock, 117960508   Resultados                      2




                                                                        Tiempo al
                                                                                                         c
                                                             Radio r(m) pasar cada   w = 2p    v=w.r    a =  v r
                                                                                        T
                          • Un cronómetro                               vuelta (t)  (rad/s)    (m/s)     (m/s )
                                                                                                             2
                                                         1
                                                         2
                       Shutterstock, 272667245           3 4





                                                       Error absoluto (Ea). Es el valor absoluto de la resta entre el valor de la
                          • Una cinta adhesiva
                                                       medida y el valor tomado como exacto.
                                                       E   =  |V   – V |
                                                        a     medido  real

                                                       Error relativo (Er). Es el cociente entre el error absoluto y el valor
                                                    Shutterstock, 243271531   Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo porque
                                                       exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento de error.

                                                       puede ser por exceso o por defecto.
                                                       E   =  E  / V
                                                        r    a  real





             186





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   186
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   186                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="189"><![CDATA[Con los datos obtenidos
                    Realiza la gráfica de radio vs. rapidez angular, y de radio vs. aceleración centrípeta.


                    Observaciones



                                                             Aceleración centrípeta
                                                             La aceleración centrípeta es la rapidez con la que cambia la
                                                             velocidad tangencial, o la velocidad a la que se mueve un
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                             cuerpo en órbita. Incluye tanto la magnitud como la dirección
                                                             del cambio en la velocidad tangencial. Cuando un objeto se
                   Shutterstock, 2027694095                  directamente al centro del círculo. Tiene una magnitud relacio-
                                                             mueve con movimiento circular, la aceleración siempre apunta

                                                             nada con la velocidad angular y la rapidez del objeto.




                    Velocidad angular
                    La velocidad angular es una medida de rotación y es la rapidez
                    con la cual puede llegar a variar el ángulo en un transcurso de
                    tiempo y que se puede medir en radianes por segundo.
                    Las principales características de la velocidad angular son las
                    siguientes:

                    •  se representa por medio de la letra griega ω.
                    •  nos indica cuál es el ángulo que recorre un cuerpo en
                      una unidad de tiempo.                                                                   Shutterstock, 2076400978
                    •  se representa por medio de un vector perpendicular.
                    •  cuando la rapidez se da en forma constante deja de existir.

                    Un segundo laboratorio similar
                    Si se tiene un motor para hacer girar un disco a velocidad constante sobre una superficie, se pueden llevar
                    a cabo las siguientes actividades:

                    •  se colocan dos marcas en el disco, a diferentes distancias desde el centro.
                    •  el motor hace girar al disco, procurando una velocidad constante, de tal forma que se conozca la velo-
                      cidad a la que gira.
                    •  se toma el tiempo de diez vueltas con respecto a las marcas que se hicieron antes en el disco.
                    •  se elabora una tabla con los datos obtenidos.


                    Conclusiones
                    1. Analiza y responde. ¿Cuáles fueron los errores de medición: error absoluto y error relativo?

                    2. ¿Cuáles son las características del movimiento circular uniforme?
                    3. Se pueden observar claramente las características del movimiento circular uniforme en este experimento.
                      Explica por qué.
                    4. Al analizar los resultados de la tabla, ¿con qué radio se obtuvo mayor velocidad angular?


                                                                                                                    187





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   187
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   187                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="190"><![CDATA[Competencia comunicacional



                                                   Textos y lecturas desde la Internet



                                          El ojo de Londres



                     "Londres, a pesar de ser una
                     ciudad   con   innumerables
                     atractivos, carecía de un mo-
                     numento reconocible mun-
                     dialmente. Para celebrar la
                     llegada  del  nuevo  milenio,  la
                     ciudad decidió crear un ícono
                     muy singular. Es así como nació
                     el London Eye, también cono-
                     cida como la noria de Londres.
                     Se trata de uno de los monu-
                     mentos más famosos de la ca-
                     pital británica en la actualidad,
                     que ofrece unas vistas fantás-
                     ticas del Támesis y atractivos
                     como el Big Ben.

                     Fue concebido para ser el pun-                                                                Shutterstock, 659715160
                     to de referencia y atractivo tu-
                     rístico definitivo de Londres.

                     Los arquitectos Frank Anatole, Nic Bailey, Steven
                     Chilton, Malcolm Cook, Mark Sparrowhawk, Julia   mente, aunque también está la opción de sentarse
                     Barfield y David Marks crearon una estructura mo-  para disfrutar de una vista panorámica de Londres.
                     vible, cual rueda de bicicleta gigante accesible para
                     todo el público.                                Construida inicialmente por secciones en taller, cada
                                                                     sección fue transportada por barco y armada in situ.
                     Su inauguración fue el 9 de marzo de 2000. Desde
                     entonces, más de 30 millones de personas lo han    Posteriormente, fue alzada con una grúa.
                     visitado.                                       El alzamiento fue hecho en dos fases, el primero
                                                                     hasta una posición de 65 grados, permaneciendo así
                     Situado a la orilla del río Támesis en el South Bank,
                     tiene un diámetro de 135 metros y 32 cabinas clima-  por una semana; y el segundo hasta llegar a su posi-
                                                                     ción vertical.
                     tizadas. Con capacidad para 25 personas cada una,
                     puede transportar 800 personas en una sola vuelta.  Sir Richard Rogers, arquitecto inglés y ganador del
                                                                     premio Pritzker, escribió sobre el proyecto:
                     Con una velocidad de rotación de 26 cm por se-
                     gundo, la rueda en funcionamiento nunca deja de     «El London Eye ha hecho por Londres lo que la Torre
                     girar  (excepto  cuando  hay pasajeros  con alguna     Eiffel hizo por París, darle un símbolo y permitir que
                     discapacidad).                                  la gente pueda ver la ciudad desde arriba, no solo
                                                                     gente rica y privilegiada, sino todo el mundo. Ahí
                     Un dato curioso es que el número de cabinas repre-  radica su belleza, es pública y accesible y está en el
                     senta a cada uno de los barrios de Londres.
                                                                     corazón de Londres»".
                     Su movimiento es tan suave que se puede entrar y
                                                                                                 Fuente: El arquitecto viajero.
                     salir sin necesidad de detenerla. Además, las cabinas                London Eye, la noria de Londres (2011).
                     son lo suficientemente amplias para moverse libre-  https://elarquitectoviajero.com/london-eye-millenium-wheel-londres/


             188





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   188                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   188]]></page><page Index="191"><![CDATA[Ficha de comprensión lectora



                    1.  Londres, la capital de Inglaterra y del Reino Unido, es una ciudad del siglo XXI, con una historia que se re-
                      monta a la época romana. A pesar de ser una ciudad con innumerables atractivos, ¿cuál fue el motivo para
                      la construcción de la noria de Londres?
                        La llegada del nuevo milenio y tener un ícono representativo.
                    2.  El London Eye es uno de los monumentos más famosos de la capital británica. Está conformado por cabi-
                      nas. ¿Cuál es la capacidad de pasajeros de cada cabina?
                        Puede transportar hasta 25 personas.
                    3.  La inauguración de la Noria tuvo dos fases. En la primera fase, ¿a qué ángulo de elevación se llegó en su
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                      alzamiento?
                        Se llegó hasta una posición de 65°.
                    4.  ¿Por qué piensas que esta lectura de internet, precisamente está en esta unidad de estudio?
                        Porque se ha estudiado movimiento circular uniforme, así como aceleración centrífuga y centrípeta.
                    5.  ¿Cuál es la velocidad de rotación de la Noria de Londres y cuál es su diámetro?
                        Su velocidad de rotación es de 26 cm/s. Su diámetro es de 135 metros.
                    6.  Guayaquil tiene su Malecón, Quito tiene su Virgen del Panecillo. ¿Por qué piensas que es importante que
                      las ciudades tengaun sitio icónico?
                        Respuesta abierta
                    7.  La lectura dice que "su movimiento es tan suave que los pasajeros pueden entrar y salir de ella sin que se
                      detenga". Indaga y explica esto desde el punto de vista de la física.
                        Respuesta abierta
                    8.  ¿Quién escribió este fragmento acerca de la noria de Londres? “El London Eye ha hecho por Londres lo que
                      la Torre Eiffel hizo por París, darle un símbolo y permitir que la gente pueda ver la ciudad desde arriba.
                        Lo escribió, Sir Richard Rogers, arquitecto inglés y ganador del premio Pritzker.



                            Ficha de escritura académica


                    Actividad personal
                    1.  Investiga en sitios de Internet, a nivel mundial, ¿qué otra atracción turística funciona con un movimiento

                      circular? Respuesta abierta
                       Presenta tu consulta en Prezi o Power Point.
                    2.  Elabora un resumen de media página en tu cuaderno acerca de lo que se trata el premio Pritzker.
                       Respuesta abierta
                    3.  Investiga en sitios de Internet confiables si existen otras ruedas más grandes que la Noria de Londres. Si es
                      posible, obtén fotos de estos lugares y realiza un collage con las imágenes.
                       Indaga en fuentes confiables el tema de la actividad y cita las fuentes de donde se obtuvo la información.

                     Trabajo colaborativo

                     4.  Formen grupos y utilicen las TIC de su preferencia para crear una infografía digital donde se exhiba el
                        principal sitio turístico e icónico del cantón donde vives. Explica alguna característica del sitio desde el
                        punto de vista de la física.

                        Presenten su trabajo ante el resto de la clase. Tomen en cuenta las siguientes recomendaciones:
                       –  Debe haber un organizador gráfico.
                       –  Incluir imágenes y leyendas.
                       –  Los textos deben ser sintéticos y precisos.

                       –  Hay que citar las fuentes de donde se obtuvieron textos e imágenes.

                                                                                                                    189





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   189
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   189                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="192"><![CDATA[Evaluación sumativa





                         I.CN.F.5.3.1. / I.CN.F.5.3.2.

                        1   Define las diferencias entre el movimiento circular uniforme y el movimiento circular uniformemente

                            variado con respecto a la aceleración, rapidez angular y dirección de la partícula en la trayectoria circular.
                             En el movimiento circular uniforme la aceleración angular es nula, mientras que en el movimiento circular uniformemente variado la aceleración angular es constante
                             y diferente de cero. La rapidez angular en el MCU es constante mientras que en el MCUV la rapidez angular varía en cada instante. En el MCU y el MCUV la dirección
                                                                                    de la partícula en la trayectoria circular no tiene diferencia.
                        2   ¿Qué significa que la aceleración angular sea negativa?

                            Significa que la aceleración se encuentra en sentido horario.

                        3   Menciona las diferencias entre el movimiento rectilíneo y el movimiento circular. Anota en tu cua-
                            derno tres ejemplos de la vida cotidiana donde se utilice cada tipo de movimiento.
                                     En el movimiento rectilíneo no existe cambio en la dirección de su movimiento y en el movimiento circular la dirección cambia cada instante. En el
                                  movimiento rectilíneo no hay aceleración centrípeta mientras que en el movimiento circular sí. Ejemplos. Movimiento circular: estudio del movimiento de
                                   una rueda o disco; movimiento de un volante. Movimiento rectilíneo: movimiento de un auto en una carretera recta; movimiento de un avión antes de
                                                                   un despegue; movimiento de un barco en un lago cuando se moviliza de un punto a otro.
                        4   ¿Cuáles son los efectos de la aceleración centrípeta y qué sucedería si no existiera?

                            La aceleración centrípeta produce un cambio en la dirección del movimiento; por tanto, si no existiera esta aceleración, no sería posible cambiar de dirección, por lo
                            que la Tierra ni los planetas podrían girar alrededor del Sol y no existieran.
                        5   Dos ruedas de 17 in (pulgadas) y de 20 in (pulgadas) giran ambas a 500 rpm. ¿Cuál de las dos ruedas
                            recorrerá 500 metros en el menor tiempo si se trata de un movimiento uniforme?

                            La rueda de 20 pulgadas recorrerá los 500 m en menor tiempo, debido a que su radio es mayor; por lo tanto, su rapidez será mayor.

                        6   Un ventilador de 50 cm de diámetro está girando con una rapidez angular constante de 50 rpm.
                            Luego, se apaga el ventilador y empieza a disminuir su velocidad. Su desaceleración es de 2 rad/s :
                                                                                                             2

                            a) ¿En qué tiempo se detendrá el ventilador?  t = 2, 62 seg
                            b) ¿Cuáles fueron su período y su frecuencia antes de que empezara a detenerse con respecto a un
                               punto?  T = 1, 2 s
                            c) ¿Cuál fue su rapidez lineal antes de detenerse?  V = 2, 62 m/s



                        7   Un disco de acetato gira con una rapidez uniforme de 33 rpm. Una vez que se apaga el tocadiscos,
                            su desaceleración es de 5 rad/s :
                                                      2
                            a) ¿En qué tiempo se detendrá el disco?  t = 0,69 s

                            b) ¿Cuál es su frecuencia y período cuando el tocadiscos funciona normalmente?  f = 0,55 Hz   T = 1, 82 s
                            c) ¿Cuál fue su rapidez lineal antes de detenerse si tiene un diámetro de 30,5 cm?  41,52 in/s



                        8   Un aerogenerador empieza a recibir corrientes de aire que le producen una aceleración angular
                                    2
                            de 1 rad/s  a sus aspas de 2 metros de longitud. Las aspas mantienen una rapidez constante de 10 se-
                            gundos. Determina:

                            a) la velocidad lineal y angular después de 10 segundos.     ω = 10 rad/s
                                                                                          f
                            b) el número de vueltas que dio hasta llegar a la velocidad constante.  θ = 8 rev


             190





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   190                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   190]]></page><page Index="193"><![CDATA[Evaluación sumativa








                   9    La aguja de un tocadiscos se encuentra en una posición fija (idealmente) respecto del centro del

                        disco de vinilo en r ⃗ =3 i +10 j cm. Si se conoce que el tocadiscos gira a 30 rpm, determina:
                                                ⃗
                                           ⃗
                        a) el período.  T = 2 s
                        b) ¿cuántas vueltas debe girar el disco para reproducir un sonido que dura 25 s y cuánto debe reco-
                          rrer la aguja?  12 vueltas ; 8,2 m
                        c) la rapidez con la que un punto del borde del disco pasa sobre la aguja.  v = 0,33 m/s
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción

                   10   Un piloto de avión bien entrenado soporta aceleraciones de hasta 8 veces la de la gravedad, durante

                        tiempos breves, sin perder el conocimiento. Para un avión que vuela a 2 300 km/h, ¿cuál será el radio
                        de giro mínimo que puede soportar?

                        r = 5 200 m
                       Expreso mis emociones
                   11
                       En esta unidad hemos estudiado diversos descubrimientos e inventos que son producto del co-
                       nocimiento de la física. Nombra 3 problemas del mundo que te sensibilizan más y propón cómo
                       pueden ser solucionadas con ayuda de esta ciencia.




                   12   Coevaluación

                        Resuelvan en parejas.
                        Una lavadora, en el momento de centrifugar la ropa, acelera hasta alcanzar
                        una velocidad de 130 rad/s en 50 segundos, aproximadamente. Si la lavadora
                        se encuentra en estado de reposo y tiene un diámetro de 60 cm, determinen:
                        •  la rapidez tangencial a los 30 segundos.
                        •  la aceleración angular de centrifugado.                                            Shutterstock, 1054231892
                        •  la aceleración centrípeta hacia el centro de la lavadora a los 130 rad/s.
                                                                                     ω  = 52 rad/s
                                                                                      o
                                                                                     a  = 52 m/s 2
                                                                                      c
                                                                                     a  = 5 070 rad
                   13   Autoevaluación                                               V = 15,6 m/s
                                                                                      c
                                    Contenidos            Siempre A veces  Nunca         Metacognición
                         ¿Sé realizar e interpretar los gráficos del                Trabaja en tu cuaderno:
                         movimiento circular?                                        ¿Qué aprendiste en esta
                                                                                    unidad?
                         ¿Conozco y sé determinar las cuatro mag-
                         nitudes del movimiento circular: posición
                         angular, velocidad angular, aceleración                    ¿Cómo aprendiste?
                         angular y tiempo?
                         ¿Soy capaz de establecer las relaciones                    ¿En qué lo puedes aplicar?
                         entre el movimiento circular y el rectilíneo?




                                                                                                                    191





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   191
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   191                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="194"><![CDATA[Introducción a las leyes de Newton





                         ivimos en un mundo dinámico.
                         Nos movemos todos los días ha-
                    V cia diferentes lugares, ya sea ca-
                    minando, en auto, o incluso en avión.
                    Pero jamás nos detenemos a pensar
                    cómo suceden estos movimientos.
                    ¿Qué es lo que los causa? Hasta aquí
                    hemos considerado el movimiento
                    de las partículas, definido por vecto-
                    res en un estudio cinemático. En esta
                    unidad, analizaremos las causas que
                    producen el movimiento y cómo
                    este afecta a una partícula o a un
                    conjunto de ellas.

                    La imagen hace referencia al ajetrea-
                    do movimiento de la sociedad y
                    depende de nosotros el rumbo que
                    puedan tener los acontecimientos
                    en beneficio de la humanidad.


















                                                                     Shutterstock, 561468811
                    La Física y las profesiones

                    El ingeniero mecánico
                    Esta carrera abarca varios campos que procuran generar tecnología rentable, efi-
                    ciente y segura, mediante la aplicación de conocimientos científicos.    Para más información
                                                                                             puedes visitar:
                    Las competencias se aplican a partir de la física y la química para fabricar maquina-  lynk.ec/11f30
                    ria que facilite la producción de bienes y servicios que beneficien a la humanidad.

                    El ingeniero mecánico, como diseñador, procura producir e instalar maquinaria que trabaje con precisión.


                    Este tipo de ingeniería es multidisciplinaria y funciona con equipos térmicos, mecánicos, hidráulicos y neumá-
                    ticos para poner en marcha diversas actividades.


                    En el país se puede estudiar esta carrera en: Escuela Politécnica Nacional, ESPE, ESPOCH, UTEQ, Universidad
                    Politécnica Salesiana de Cuenca, USFQ.


             192





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   192
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   192                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="195"><![CDATA[6















                                                                                               unidad







                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                                                                                                  Objetivos


                                                                                                  O.CN.F.4.

                                                                                                  O.CN.F.9.













                                                                                              Shutterstock, 417504901











                                                             Mecánica



                                                          Leyes de Newton





                                             Estática                    Dinámica


                                                                               •  Segunda ley de
                                            •  Ley de inercia                   Newton


                                                                               •  Tercera ley del movi-
                                            •  Ley de acción y                  miento de Newton
                                             reacción
                                                                                                      Archivo editorial


                                                                                                                    193





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   193
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   193                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="196"><![CDATA[Interacciones fundamentales
                               Saberes previos

                              Existen autos de juguete
                         en los que se puede recorrer   Empecemos el tema con el ejemplo más conocido de movimiento:
                         una pequeña distancia median-  de un árbol cae, en un momento dado, una manzana, de masa cono-
                         te el movimiento de una perilla   cida. Transcurrido cierto tiempo, la manzana toca el suelo.
                         ubicada en alguna parte de su
                         mecanismo. El trayecto que
                         puede recorrer dicho juguete,
                         ¿de qué factores crees que
                         depende?






                       Shutterstock, 383314876





                                                                                                                   Shutterstock, 397045573
                              Desequilibrio cognitivo

                              Se dice que si se arroja
                         un objeto con suficiente fuerza
                         desde la cúspide del Everest,    La manzana, por efecto de la gravedad, cae de un árbol.
                         horizontalmente, este puede
                         regresar a la posición desde la   El ambiente de nuestro alrededor se encuentra interactuando entre
                         que fue lanzado, sabiendo que   sí, constantemente. Todo objeto que interactúa con otro ejerce una
                         la Tierra atrae el objeto. ¿Es   fuerza que puede deformar o cambiar su estado. Cuando decimos
                         posible lograr este objetivo?  “cambio de estado”, nos referimos a darle movimiento a un cuerpo
                                                       que se encontraba en reposo, o detenerlo si se encuentra en movi-
                              Competencia              miento. La fuerza, entonces, se puede definir como una magnitud
                              socioemocional           física capaz de mantener un cuerpo parado, en movimiento o de
                                                       cambiar su estado, así como también de deformarlo.
                              En la Declaración Universal
                         de Derechos Humanos de 1948,
                         art. 27 se establece el derecho a   En el caso del ejemplo, la fuerza que provocó la caída de la manzana
                         la ciencia: «Toda persona tiene   se denomina fuerza gravitacional. Aunque también pudieron inter-
                         derecho a tomar parte en la vida   venir algunos factores como la fuerza del viento y otros principios
                         cultural y a participar en el pro-  climáticos, la principal causa de la caída es la gravedad. Esta es una de
                         greso científico y en los beneficios   las cuatro interacciones o fuerzas fundamentales a las que estamos
                         que de él resulten».          sometidos a diario. La fuerza gravitacional es la más débil de las cua-
                                                       tro, y también la más conocida.
                       Shutterstock, 301034741         Lo que entendemos como fuerza es la interacción que se da entre los

                                                       cuerpos; no siempre existe una fuerza suelta, sino un par de fuerzas o


                                                       está relacionada con la configuración de los cuerpos.
                         ¿Cómo sería tu vida y nuestro país   interacciones entre los cuerpos. La naturaleza de estas interacciones
                         si este derecho se cumpliera en el
                         Ecuador?


                        CN.F.5.5.8. Explicar mediante la indagación científica la importancia de las fuerzas fundamentales de la naturaleza (nuclear fuerte, nuclear débil, electromagnética y gravi-
                        tacional), en los fenómenos naturales y la vida cotidiana.

             194





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   194                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   194]]></page><page Index="197"><![CDATA[Tenemos cuatro interacciones fundamentales entre cuerpos:           Interdisciplinariedad

                                                                                           Física y Química
                       •   gravitatoria                                            El modelo atómico propuesto
                       •   electromagnética                                        por Ernest Rutherford (1911-
                       •   nuclear débil                                           1913) considera que los pro-
                       •   nuclear fuerte                                          tones están agrupados en un
                                                                                   núcleo atómico, lo cual se creía
                    La interacción depende de la naturaleza y la disposición de los cuer-  imposible por ser los de carga
                    pos en el medio, sabiendo que lo constituyen los objetos que se rela-  positiva. La ley de Coulomb
                    cionan con los cuerpos de estudio.                             predecía que debían repelerse.
                                                                                   Después, con el descubrimien-
                    La fuerza electromagnética se caracteriza por ser tanto de repulsión   to de la fuerza nuclear fuerte,
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                                                                                   se explicaría este fenómeno
                    como de atracción. Según la disposición de las cargas eléctricas de un   peculiar, que mantiene partí-
                    cuerpo, esta fuerza mantiene a los electrones orbitando alrededor del   culas (aún más pequeñas que
                    átomo. La fuerza electromagnética permite formar moléculas por la   los protones, llamados quarks)
                    unión de átomos.                                               unidas entre sí.

                    La fuerza nuclear débil se caracteriza por ser la responsable de los   Fuerza nuclear fuerte
                    fenómenos radiactivos; por ejemplo, la desintegración beta  (β). Su
                    nombre, nuclear débil, se debe a que no es tan fuerte como la fuerza
                    nuclear fuerte, que es la encargada de mantener estable la estructura
                    del átomo (protones y neutrones en el núcleo). Sin embargo, la fuerza
                    nuclear débil es más fuerte que la gravitacional.

                    En el ejemplo mencionado arriba, la manzana sostenida en la rama ya
                    se encontraba afectada por fuerzas, y el momento en que empezó a
                    caer también recibía la influencia de fuerzas. En definitiva, mientras     Neutrón
                    realizamos nuestras actividades, estamos rodeados por fuerzas.
                                                                                               Protón
                    En esta unidad iniciaremos el estudio de las fuerzas. Para ello, men-
                    cionaremos que una fuerza está expresada por una cantidad y una             Atrae
                    dirección, y acompañada por una unidad. La unidad en el sistema                           Shutterstock, 1216908298
                    internacional (SI) es el newton [N], y en el sistema británico, la libra    Repele
                    fuerza [lbf].





                                                                                         Glosario

                                                                                       desintegración beta (β).
                                                                                   Es el proceso mediante el cual
                                                                                   se emite, desde el núcleo del
                                                                                   átomo, un electrón, un protón,
                                                                                   un positrón o un neutrino.



                                                                               Shutterstock, 256985293







                                                                                                                     A 195





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   195
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   195                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="198"><![CDATA[Evaluación formativa




                            I.CN.F.5.20.1.

                        1
                            Actividad investigativa                                         Estrategia de
                            Indaga. En el ejemplo de la manzana, cuando finalmente llega    investigación
                            a tocar el suelo, ¿qué pasa con las fuerzas que actúan sobre
                            ella? ¿Las fuerzas siguen afectando a la manzana o alguna deja   Buscar una respuesta puede
                            de interactuar?                                            abrir nuevas interrogantes. La
                              Cuando la manzana finalmente llega a topar el suelo existirá una fuerza perpendicular al plano con el que   tarea de un investigador es tratar
                             se encuentra en contacto a la que se denomina fuerza normal; además, como existe atracción gravitatoria   de sintetizar sus comprensiones.
                                       entre el planeta y la manzana, tendrá aún una fuerza hacia abajo, conocida como peso.
                        2   Consulta y escribe en tu cuaderno: ¿qué fuerza o interacción se le atribuye a cada fenómeno?








                       Shutterstock, 365537483        Shutterstock, 345007310        Shutterstock, 527037502






                                  Fricción             Formación de las olas del océano       Radiactividad
                                 Electromagnética                Gravitacional                  Nuclear débil

                        3   Escribe en tu cuaderno las interacciones fundamentales (desde la más fuerte hasta la más débil,
                            según corresponda).

                                          Nuclear fuerte
                            •  Más fuerte  Nuclear débil
                            •  Más débil  Electromagnética
                                          Gravitatoria

                        4   ¿Por qué se dice que la interacción gravitatoria es la más débil de las cuatro interacciones fundamentales?

                            Porque la atracción gravitatoria a una distancia considerablemente pequeña, en comparación con el tamaño que las producen, deja de actuar. En cambio, si toma-
                            mos en cuenta las fuerzas nucleares, la distancia necesaria para lograr que estas dejen de actuar sobre otra partícula es bastante grande.
                        5   Menciona dos ejemplos en los cuales estén presentes todas las interacciones fundamentales de las

                            fuerzas.
                            Ver respuesta en lynk.ec/11f36

                        6   Lee los siguientes enunciados y escribe (V) verdadero o (F), según corresponda.



                            a) La fuerza de la gravedad es una fuerza visible que nos atrae hacia el suelo. Falso
                            b) La fuerza estándar es parte de las fuerzas fundamentales.  Falso
                            c) Cuando golpeamos una pelota podemos controlar la magnitud de la fuerza aplicada y también
                              su dirección, pero después de un cierto tiempo desciende. Esto significa que tiene una interacción
                              gravitatoria.  Verdadero
                            d) La fuerza electromagnética está involucrada en las transformaciones físicas y químicas de átomos
                              y moléculas, por lo que es mucho más intensa que la fuerza gravitatoria.  Verdadero

             196





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   196                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   196]]></page><page Index="199"><![CDATA[7    Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas.


                        a) ¿Cuál es el alcance de la fuerza nuclear débil?
                           Su alcance es aún menor que el de la interacción nuclear fuerte.
                        b) ¿Qué componentes mantiene unidos la fuerza nuclear fuerte?
                           Mantiene unida la estructura del átomo.
                        c) ¿Qué sutil diferencia se puede encontrar en la fuerza magnética respecto de la fuerza gravitatoria?
                           Que la fuerza magnética es de 2 sentidos, mientras que la fuerza gravitatoria es de un solo sentido.
                        d) ¿Qué es la desintegración Beta?
                           Es el proceso mediante el cual se emite, desde el núcleo del átomo, un electrón, un protón, positrón o un neutrino.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   8    ¿Qué magnitud está expresada en la siguiente tabla?



                              Sistema de unidades         Unidad             Símbolo          Definición
                                                                                                kg ∙ m
                         Sistema internacional            Newton                N
                                                                                                  s 2
                                                                                                g ∙ cm
                         Sistema cegesimal de unidades      Dina               Dyn
                                                                                                  s 2
                                                                                                 lb ∙ f
                         Sistema británico                Poundal              Pd
                                                                                                  s 2
                         Fuerza
                        Problema-decisión
                   9                                                                    Diversidad
                       Trabajo colaborativo                                             funcional en el aula
                       Formen un grupo de tres estudiantes para trabajar lo siguiente.
                       Los fenómenos que existen en el universo se han intentado expli-  Cuando una persona tiene
                       car mediante la interacción de las cuatro fuerzas fundamentales   dificultades o problemas de
                                                                                   motricidad, es importante tener
                       que se interrelacionan entre sí, mediante partículas elementales   en cuenta que los desplaza-
                       encargadas de transmitir cada interacción. Tres de las cuatro fuer-  mientos y ritmos no siempre se
                       zas fundamentales se relacionan por medio de estas partículas.  ajustarán a los de los demás.


                        Investiguen en profundidad para determinar: ¿cuáles son las partículas encargadas de transmitir cada
                        interacción?, ¿cómo podría la fuerza fundamental gravitatoria relacionarse con las otras tres leyes que
                        rigen el universo? Responde en tu cuaderno.  Respuesta abierta                        https://molasaber.files.wordpress.com/2015/02/4interacciones.png?w=834&h=1222

























                                                                                                                    197





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   197
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   197                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="200"><![CDATA[Saberes previos         Masa y peso

                              ¿Para qué sirve una
                         balanza y qué tipos de balanzas   En el tema anterior, cuando hablábamos de fuerzas, introdujimos de
                         existen?                      manera general a la fuerza gravitatoria como una de las cuatro interac-
                                                       ciones fundamentales. La fuerza gravitatoria se genera por las masas de
                                                       los cuerpos que interactúan, y es una fuerza de atracción entre ellos.
                              Desequilibrio cognitivo
                              El planeta Tierra es un
                         objeto masivo con un campo
                         gravitatorio. Si consideramos
                         que todos los objetos con masa
                         poseen un campo de atracción
                         dirigido hacia su centro de ma-
                         sas, ¿tendrá también el cuerpo
                         humano un campo de atrac-
                         ción y funcionará de la misma
                         manera que el de un planeta?

                                                                                                                   Shutterstock, 337441691






                              Interdisciplinariedad
                                                       La fuerza gravitatoria es considerable si por lo menos la masa de uno
                               Física y Astronomía     de los cuerpos lo es. Tomando al planeta Tierra como “el cuerpo de
                         En 1848, el astrónomo Édouard   masa considerable”, nosotros y todos los cuerpos (sostenidos en su
                         Roche investigó sobre el límite   superficie) somos atraídos por la intensidad del campo gravitatorio a
                         en el que la gravedad provoca-  la Tierra. De igual forma, también atraemos a la Tierra.
                         da por un objeto masivo afecta
                         a otros cuerpos celestes que
                         circundan el objeto masivo.   La acción de la gravedad siempre es una fuerza de atracción. A medida
                         Roche determinó que la dis-   que nos acercamos al centro de un cuerpo, la intensidad del campo gra-
                         tancia máxima medida desde    vitatorio aumenta; si nos alejamos, la intensidad del campo disminuye.
                         el objeto masivo, para que la
                         materia circundante se aglutine   Cuando nos preguntan “¿cuánto pesas?”, lo que respondemos co-
                         y forme un satélite natural, es   rresponde a nuestra masa y no a nuestro peso, pues el kilogramo y
                         igual a 2,46 veces el radio del   las libras son unidades de masa. Hay una gran confusión entre estos
                         objeto masivo.                términos. Existe diferencia entre masa y peso, y reside en que el peso
                                                       depende de la atracción de un campo gravitatorio, mientras que la
                                                       masa no. A la masa la definimos como una propiedad inherente de
                                                       un objeto, y se relaciona con la cantidad de materia que compone. El
                                                       peso, en cambio, es una medida que expresa la fuerza con la que una
                                                       masa se acerca hacia el centro de gravedad del cuerpo que lo atrae.


                       Shutterstock, 291018191         En otras palabras, la masa de un cuerpo se refiere a cuánta materia
                                                       tiene, mientras que el peso es la fuerza con la que la Tierra lo atrae.
                                                       La masa se caracteriza por ser siempre la misma, aquí, en otro planeta
                                                       o en cualquier parte del universo. El peso, en cambio, depende de la
                                                       gravedad en el punto en el que se esté realizando la medición.


                        CN.F.5.1.25. Explicar que la intensidad del campo gravitatorio de un planeta determina la  fuerza del peso de un objeto de masa (m), para establecer que el peso puede
                        variar pero la masa es la misma.
             198





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   198                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   198]]></page><page Index="201"><![CDATA[El peso se expresa en:
                                                                                       Competencia digital

                      Sistema de unidades   Unidad      Símbolo     Definición         En el enlace podemos
                                                                      kg ∙ m       evidenciar que la cantidad de
                       Sistema internacional  newton       N                       masa de un planeta determina
                                                                       s 2
                                                                                   la gravedad que este posee
                       Sistema cegesimal de   dina        dyn         g ∙ cm       (gravedad ecuatorial).
                           unidades                                    s 2
                                                                       lbf         lynk.ec/11f31
                          Sistema FPS       poundal       pdl
                                                                       s 2
                      Tabla 1

                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    La masa se expresa en:

                        Sistema de unidades       Unidad          Símbolo

                           Internacional         Kilogramo           kg
                                                                                         Glosario
                             Británico             Libra             lb
                                                                                       inherente. Propio de un
                             Técnico               Slug             slug           objeto, característica.
                                                                                   gravedad ecuatorial. Gravedad
                      Tabla 2                                                      ubicada en la línea que divide al
                                                                                   planeta en dos partes iguales.
                    En las tablas se mencionan las principales unidades empleadas, que   sistema de unidades FPS.
                    dependen de cada sistema.                                      Derivación del sistema britá-
                                                                                   nico, foot-poundal, el segundo
                    En forma general, la medición de la masa se hace por medio de ba-  empleado en Estados Unidos y
                    lanzas, a partir de fuerzas gravitacionales. Por ello, la unidad de peso   otros países, pero se utiliza en
                    es similar a la de la masa. En el Sistema Técnico de Unidades riguro-  la práctica comercial e integra
                    samente se utiliza el kilogramo fuerza (kgf), que equivale a la fuerza   unidades locales.
                    ejercida por el peso de un kilogramo de masa. Así: 1 kgf = 9,8 N.

                                                                                        Competencia
                                                                                        socioemocional
                                                                                        Cuando se tratan temas
                                                                                   de masa y peso, hay personas
                                                                                   que tienden a hacer bromas o
                                                                                   acosan a otras por su aspecto
                                                                                   físico.



                                                                                                              Shutterstock, 2015679095




                                                                               Shutterstock, 226806100   ¿De qué manera intervienes


                                                                                   para que esas conductas se
                                                                                   detengan?




                                                                                                                     A 199





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   199
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   199                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="202"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.5.1.

                        1   Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas.


                            a) ¿Cuál es tu peso en newtons?  Respuesta abierta

                            b) ¿Cuál es tu masa en kilogramos?  Respuesta abierta


                        2
                            Para el proceso de reparación de un pa-
                            nel solar de la Estación Espacial Interna-
                            cional, dos astronautas deben salir de la
                            nave para cambiar una pieza importan-
                            te de soporte. Algo sale mal y de pronto
                            se desprende uno de los paneles. Junto
                            al panel cae un desarmador que se soltó
                            de la mano de uno de los astronautas.
                            Si ambos objetos caen hacia la Tierra,
                            ingresando en la atmósfera al mismo
                            tiempo, ¿cuál de ellos llegará primero y                                               Shutterstock, 69850195
                            por qué? Ten en cuenta únicamente la
                            gravedad del planeta.

                            Ambos llegarán al mismo tiempo; la aceleración producida por la gravedad va aumentando mientras más cerca se está del centro de masa de la Tierra; pero si consi-
                            deramos constante la  aceleración, ambos toparán el suelo al mismo tiempo.
                        3
                              Un científico, cansado de no conse-
                              guir el Premio Nobel, decide que si él
                              no obtiene uno, nadie lo hará. El cien-
                              tífico logra diseñar una bomba que
                              provocará una evaporación comple-
                              ta del material de la Tierra, desde el
                              núcleo hasta la corteza, y dejará al
                              planeta como la cáscara de una fruta.
                              ¿Cuáles son las  posibles consecuen-
                              cias que podría traer esto? Suponien-
                              do que la explosión se sintiera como
                              un terremoto normal, ¿podríamos
                                                                                                                   Shutterstock, 179800853
                              mantenernos aún en pie, en el suelo?
                              ¿Qué sucedería?




                                  La diferencia de masa que individualmente tenemos en comparación con la del planeta es lo que nos mantiene atraídos a su superficie. Si se reduce drás-
                                  ticamente la masa del planeta no habrá una fuerza de atracción y saldremos lentamente hacia el espacio. Además, los gases no se podrán mantener en la
                                                                                  superficie, por lo que pronto sentiríamos la falta de oxígeno.
                        4   Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas.


                            a) ¿Qué se mide con el dinamómetro? La fuerza

                            b) ¿Se puede medir un líquido a través de una pesada? Sí

             200





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   200                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   200]]></page><page Index="203"><![CDATA[5                                                                    Estrategia de
                        Actividad investigativa                                         investigación
                        La misión Apolo 11, de 1969,
                        ha sido uno de los mayores                                 En una investigación científica
                        logros de la humanidad. Para                               es necesario desechar todos
                        que la nave dejara la Tierra,                              los prejuicios y supuestos que
                        se utilizaron enormes cohe-                                puedan ser dados por verdad.
                        tes  con  grandes  cantidades
                        de combustible en su inte-
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        rior. Después de alunizar, en
                        cambio, apenas se emplearon
                        propulsores  para  levantar  el
                        vehículo de la superficie lu-                          Shutterstock, 245968540
                        nar. ¿Por qué se produjo esta
                        diferencia?                                                                           Shutterstock, 123276574
                        Investiga cómo se realizó la alunización del Apolo 11.

                            La atracción gravitatoria que se produce entre el módulo lunar y la misma Luna es más pe-
                            queña, por lo que vencer la fuerza gravitatoria es fácil, se lo puede hacer únicamente usando
                            pequeños propulsores.
                   6    Lee los siguientes enunciados y escribe (V) verdadero o (F), según corresponda.


                        a) El peso es la acción de la fuerza de gravedad sobre un cuerpo. Verdadero
                        b) El peso se define como una propiedad inherente de un objeto y se relaciona con la cantidad de
                          materia que compone.  Falso

                        c) La fuerza de la gravedad de la Tierra es igual a la de su satélite, la Luna.Falso
                        d) El valor del peso depende del lugar donde se mida.  Verdadero


                   7                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        En la actualidad, existe una sociedad llamada  Flat Earth
                        Society. Sus miembros creen aún en la teoría que sostiene que   Uno de los obstáculos a los que se
                        la Tierra es plana. Con tus palabras, escribe un texto que ase-  enfrenta una persona con disca-
                        gure que la Tierra es, en efecto, parcialmente redonda. Para   pacidad es el temor que los demás
                        explicar tu argumento, considera la teoría de la gravedad.  sienten ante lo ‘diferente’. Es nece-
                                                                                   sario perder ese miedo y construir
                        Respuesta abierta                                          una sociedad sin prejuicios.







                                                                              VS.
                       Shutterstock, 797857906                                                                Shutterstock, 248374732





                          La Tierra plana. El "nuevo" mito conspiranoico.

                                                                                                                    201





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   201
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   201                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="204"><![CDATA[Saberes previos         Diagramas de cuerpo libre

                              ¿Para qué puede servir
                         un diagrama o un esquema?     Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es una representación gráfica de
                                                       un cuerpo y todas las fuerzas externas que se encuentran actuando
                                                       sobre él. Para hacer el esquema, debemos considerar lo siguiente:

                                                       •  en el análisis vamos a suponer que el cuerpo que estudiamos es in-
                              Desequilibrio cognitivo
                                                         deformable (recordemos que una fuerza puede cambiar el estado
                              Si queremos establecer la   de un cuerpo o deformarlo). En este caso, para hacer un estudio de
                         fuerza que el suelo ejerce sobre   manera sencilla, consideraremos únicamente las fuerzas que cam-
                         las ruedas de un auto que está   bian el estado de movimiento del cuerpo.
                         estacionado, ¿qué debemos     •  debemos determinar si el análisis que realizamos está o no en un
                         hacer: analizar una por una las   marco referencial inercial. Existen dos tipos de sistemas de referen-
                         ruedas, o considerar todo el    cias: los inerciales y los no inerciales.
                         conjunto? ¿Cuál es la opción
                         más adecuada?
                                                       Los sistemas inerciales son aquellos que se mueven con velocidad
                                                       uniforme o están fijos en un punto; por su parte, los no inerciales se
                                                       consideran como tales si el sistema de referencia desde el que esta-
                                                       mos observando el fenómeno se mueve con aceleración. Es impor-

                              Interdisciplinariedad    tante aclarar si las fuerzas pertenecen o no a un sistema de referencia
                                                       inercial, ya que las leyes de Newton no se aplican en un sistema no
                              Física e Historia        inercial.
                         de la ciencia
                         Durante mucho tiempo          •  Existen fuerzas que intervienen o no con el objeto y su movi-
                         existió una confusión sobre los   miento (sistemas inerciales y no inerciales). Las fuerzas que se
                         sistemas de referencia. Galileo,   tienen en cuenta dependen del tipo de proceso que tomamos
                         famoso astrónomo, físico y      como referencia. Para un sistema no inercial, debemos tener en
                         matemático, descubridor del
                         principio de relatividad mecá-  cuenta fuerzas ficticias o aparentes. Si nuestro sistema de referen-
                         nica, enunciaba: “Dos sistemas   cia es un automóvil, y nosotros nos movemos en él con acelera-
                         de referencia en movimiento     ción, para nosotros es un sistema de referencia no inercial. En este
                         relativo de traslación rectilínea   caso sentiremos diversas fuerzas ficticias; por ejemplo, la fuerza
                         uniforme son equivalentes des-  que experimentamos cuando el auto arranca, frena o toma una
                         de el punto de vista mecánico.”  curva.

                         Eso significa que en cualquier
                         sistema de referencia inercial   Los supuestos más comunes que realizaremos en nuestros análisis y
                         se observan las mismas leyes   desde los que podemos estudiar mediante las leyes de Newton, son
                         físicas.                      los sistemas inerciales. Ahí observamos que siempre existe un cuerpo
                                                       o un campo que ejerce la fuerza: si es gravitacional, una masa; si es
                                                       electromagnética, una carga; y si son interacciones fuertes o débiles,
                                                       una partícula subatómica.



                       Shutterstock, 1322820338







                        CN.F.5.1.19. Reconocer sistemas inerciales y no inerciales a través de la observación de videos y análisis de situaciones cotidianas y elaborar diagramas de cuerpo libre para
                        conceptualizar las leyes de Newton. Resolver problemas de aplicación.


             202





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   202                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   202]]></page><page Index="205"><![CDATA[Es importante dibujar el diagrama de fuerzas sobre cada uno de los   Competencia digital
                    cuerpos que estudiamos, considerando todas las interacciones que
                    se dan entre ellos. Se debe dibujar las fuerzas que se ejercen sobre el   Para más información
                    cuerpo, y estudiar, siempre que sea posible, desde un sistema inercial.  sobre este tema, puedes visitar
                                                                                   estas páginas:
                    Grafiquemos el diagrama de cuerpo libre para la caja que empujan   Diferenciación de los sistemas
                    los niños de la fotografía:                                    inerciales y no inerciales:
                                                                                   lynk.ec/11f32

                                                                                   Diagrama de cuerpo libre;
                                                                                   representación adecuada:
                                                                                   lynk.ec/11f33
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción






                                                                                                y (+)

                   Shutterstock, 146624855                                                          caja  x (+)








                    1. Determinamos el cuerpo del cual realizaremos el DCL. Lo aislamos
                      del resto de cuerpos en el sistema (en este caso, tenemos la caja de
                      la Figura 6.1).                                               Figura 6.1.
                    2. Esbozamos el cuerpo aislado y ubicamos el plano de coordenadas
                      (eje de referencia) que nos servirá de guía para ubicar las fuerzas de   Fuerza que   y(+)
                      manera adecuada (ver Figura 6.1.). Las fuerzas que se colocan en   ejerce el niño
                      un DCL son las que se ejercen sobre el cuerpo. Un error recurrente   (Fn)
                      es graficar aquellas que también ejerce el cuerpo, como puede ser
                      su propia fuerza sobre la superficie de otro cuerpo y no la que            peso de   x(+)
                      ejerce el otro cuerpo sobre el del análisis. Otro ejemplo que con          la caja
                      frecuencia se representa con error ocurre al graficar la tensión de la       (P)
                                                                                                  Fuerza que
                      cuerda como la fuerza que se dirige hacia el cuerpo.                       ejerce el piso
                    3. Debemos estar seguros de que los cuerpos que eliminamos del                  (Fp)
                      medio, alrededor de la caja, correspondan al mismo número de
                      fuerzas que debemos graficar en el diagrama. En este caso, elimina-   Figura 6.2.
                      mos el suelo y las manos del niño de la foto.
                    4. Se deben graficar las fuerzas con su dirección y magnitud, en los     y
                      lugares en los que actúan las fuerzas (Figura 6.2.).
                    5. Colocamos las fuerzas en los ejes para realizar la sumatoria de ellas   F p
                      (ver Figura 6.3.).                                                           F
                    6. Si tenemos dudas sobre la dirección de una fuerza o sobre su exis-           n    x
                      tencia, nos imaginamos qué pasaría si no existiera esa fuerza o ese      P
                      cuerpo. Por ejemplo, si un libro está sobre una mesa y queremos
                      determinar las fuerzas, podemos empezar con el peso, pues si solo
                      hubiera el peso el cuerpo caería. Por tanto, existe una fuerza que
                      ejerce la mesa para que el libro no se caiga.                 Figura 6.3.


                                                                                                                     A 203





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   203
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   203                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="206"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.4.1.

                        1   Describe con tus palabras cómo realizar un diagrama de cuerpo libre. ¿Qué es necesario tener en

                            cuenta para realizar un DCL?
                            Ver respuesta en lynk.ec/11f36

                        2   Copia las preguntas en tu cuaderno y completa los espacios con la palabra correspondiente, de
                            acuerdo con cada significado.


                                          magnitud - Los sistemas inerciales - dirección - Los ejes de referencia
                             Sistemas inerciales
                                        son aquellos en los que el movimiento cumple con las leyes de Newton.
                              Eje de referencia
                                        son líneas imaginarias perpendiculares entre sí, cuyo punto de intersección va ubicado
                            en el centro de masas de un cuerpo. Se emplean en el diagrama de cuerpo libre para ubicar de manera
                            adecuada las fuerzas externas a las que está sometido el cuerpo.
                                                                                            magnitud     dirección
                            La fuerza se define como un vector, cuyo valor está representado por su     y su     .
                            Esta última depende de la posición que tenga la punta de flecha en la que termina el vector.


                        3   A Francisco le dan miedo las alturas, pero le encanta tomar fotografías. Desde el suelo, Francisco

                            quiere una instantánea de Miguel, quien se encuentra en la parte más alta de una rueda moscovita.
                            ¿Dónde se podría ubicar nuestro sistema de referencia para que sea inercial y dónde para que el
                            sistema sea no inercial? Explica.
                        Francisco se encuentra viendo el movimiento de la rueda desde un sistema inercial; no se encuentra afectado por la aceleración de otro medio, por lo que las fuerzas que
                          percibe desde este punto son las “reales”. Miguel se encuentra en movimiento producido por la rueda moscovita; percibe desde esa posición fuerzas que lo empujan
                                       hacia atrás, que pueden considerarse relativas a la posición en la que observa tal fenómeno.
                        4   Actividad investigativa                                         Estrategia de

                            Indaga: ¿por qué podemos colocar las fuerzas con un DCL en      investigación
                            los ejes de coordenadas cuando estudiamos su traslación o su
                            equilibrio?, ¿cuándo es necesario determinar con precisión el   No perder de vista que el
                                                                                       objetivo de una investigación es
                            punto de acción de esas fuerzas?
                                                                                       prioritario para lograrlo.
                            Respuesta abierta
                        5   Lee los siguientes enunciados y escribe (V) verdadero o (F), según corresponda.


                            a) Un DCL es una representación gráfica de un cuerpo y todas las fuerzas internas que se encuen-

                               tran actuando sobre él. Falso
                            b) En los sistemas inerciales siempre existe un cuerpo o un campo que ejerce la fuerza.  Verdadero

                            c) Las fuerzas se deben graficar con dirección y magnitud, en los lugares donde estas actúan. Verdadero
                            d) Para un sistema inercial se tiene en cuenta las fuerzas ficticias o aparentes.  Falso

                            e) Existen dos tipos de sistemas de referencias: los inerciales y los no inerciales. Verdadero
                            f) El plano de coordenadas nos sirve de guía para colocar las fuerzas que ejerce el cuerpo sobre sí
                               mismo.  Falso
                            g) Previo a realizar un diagrama de cuerpo libre, es necesario puntualizar cuál es el cuerpo al que
                               corresponde este DCL.  Verdadero

             204





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   204                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   204]]></page><page Index="207"><![CDATA[6    Investiga y escribe en tu cuaderno 3 ejemplos de sistemas de referencia, tanto inerciales como no

                        inerciales. Exponlos en clase.
                        Respuesta abierta

                   7                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        Trabajen en parejas y en sus cuadernos. Según se pida, en los
                        siguientes sistemas, dibujen el correspondiente diagrama de   Cuando una persona tiene
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        cuerpo libre para las fuerzas que actúan sobre:            una discapacidad, lo mejor es
                                                                                   preguntarle directamente si hay
                                                                                   algo en lo que puedas ayudar.
                                                                                   Es la propia persona quien nos
                                                                                   puede informar mejor de sus
                                                                                   necesidades.


                                                                      La chica que empuja el auto        F ∙ auto
                       Shutterstock, 310886552                                                      m ∙ g



                                                                                                     F
                                                                                                     N








                            La primera y la segunda llanta de la pila
                                         (contando desde arriba)
                                     dos diagramas de cuerpo libre
                                       F ∙ llanta 1
                            llanta 1      llanta 2                                                            Shutterstock, 421553563
                         m ∙ g         m ∙ g
                         F ∙ llanta 2  F ∙ llanta 3


                   8    En parejas, realicen el diagrama de cuerpo libre de una escalera apoyada en una pared y del letrero.






                                                           F
                                                      N     r2          ”Hay una fuerza
                                                       2
                                                                      motriz más poderosa
                         Shutterstock, 142071442   N     m ∙ g         la energía atómica:
                                                                          que el vapor,
                                                                        la electricidad y
                                                    1
                                                       F                  la voluntad".                       Shutterstock, 390460207
                                                       r1                 — Albert Einstein



                                                                                                                    205





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   205
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   205                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="208"><![CDATA[Saberes previos         Primera ley de Newton

                              La Pioneer 1 fue la prime-
                         ra sonda enviada por los seres   Principio de inercia
                         humanos al espacio, como una
                         señal para que vida extrate-
                         rrestre supiera que también   El concepto con el que se manejan las leyes de Newton es bastante
                         existimos. La sonda se lanzó   intuitivo. Para demostrar su validez, se ha recurrido a la experimenta-
                         desde la Tierra hace más de 40   ción y a la observación, y no a una demostración matemática.
                         años y,  en la actualidad, está a   Newton enuncia en su primera ley:
                         punto de salir del sistema solar.
                         Si la sonda se mueve sin ningún   Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimien-
                         medio de propulsión, ¿cómo      to rectilíneo uniforme mientras no exista una fuerza neta que
                         crees que ha podido recorrer    cambie su estado de equilibrio.
                         tanto sin detenerse?          El enunciado de esta ley es muy simple y se resume en la siguiente
                                                       ecuación:

                                                                                Eje y (+)
                              Desequilibrio cognitivo                                     –F
                                                                          F
                              Mientras se encuentra
                         dentro de un autobús en            ∑F = 0                    θ
                                                              ⃗
                         movimiento, una pasajera se                           α      α
                         da cuenta de que una bola de                          θ           Eje x (+)
                         papel que estaba quieta, se
                         empieza a mover de repente.                       F               –F
                         ¿Cuáles podrían ser las razones
                         por las que empieza a moverse
                         la bola de papel, sin que nadie               Figura 6.4.
                         la haya tocado?
                                                       Si la sumatoria de fuerzas tanto en el eje x como en el eje y es cero, el
                                                       cuerpo se mantiene en reposo o con movimiento uniforme.


                                                       Demostremos lo descrito en la primera ley. Colocamos sobre una mesa
                             Competencia digital
                                                       un libro o cuaderno, y con un dedo lo empujamos una distancia deter-
                              Refuerza tu conoci-      minada. Debemos empujarlo con suficiente fuerza de tal manera que,
                         miento ingresando al siguiente   para detenerse, el objeto recorra una distancia adicional.
                         enlace web: lynk.ec/11f34
                                                       Ahora colocamos un lápiz y seguimos el mismo proceso.


                                                       Podemos concluir dos cosas con este experimento:

                                                         •   los objetos dejaron de mo-       v er-
                                                             se después de un tiem-
                                                             po de haber retirado
                                                             la fuerza aplicada.
                                                         •   es más difícil em-
                                                             pujar el libro que el                                Shutterstock, 98413997
                                                             lápiz.


                        CN.F.5.1.16. Indagar los resultados de Aristóteles, Galileo y Newton, para comparar sus experiencias frente a las razones por las que se mueven los objetos y despejar ideas
                        preconcebidas sobre este fenómeno, con la finalidad de conceptualizar la primera ley de Newton (ley de la inercia) y determinar por medio de la experimentación que no
                        se produce aceleración cuando las fuerzas están en equilibrio, por lo que un objeto continúa moviéndose con rapidez constante o permanece en reposo (primera ley de
                        Newton o principio de inercia de Galileo).
             206





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   206                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   206]]></page><page Index="209"><![CDATA[Durante su recorrido, el lápiz y el libro se mueven por la aplicación de   Interdisciplinariedad
                    la fuerza, pero una vez sueltos, ambos se detuvieron completamente o
                    recorrieron una distancia antes de detenerse. Esto se debe a que durante   Física y Astronomía
                    su movimiento los cuerpos se sometieron a una fuerza de rozamiento   Las leyes de Newton parten
                    (F) o de fricción, que se opone al movimiento debido a las superficies de   de los estudios previos sobre
                     r
                    contacto. Su valor depende de la naturaleza de las superficies, es decir, del   el movimiento de cuerpos que
                    material que constituyen esos cuerpos. No es lo mismo deslizar un ele-  realizó Galileo, quien proponía
                    mento sobre una superficie lisa que rugosa. Además, dependerá también   la primera ley de movimiento
                                                                                   como una teoría válida, después
                    de la potencia que imprime la superficie de contacto sobre el cuerpo, es   de haber observado cuerpos
                    decir, de la fuerza normal. El máximo valor de la fuerza de rozamiento es:   celestes. Al mismo tiempo,
                                              F =µF n                              Kepler basó sus estudios sobre
                                               r
                                                                                   movimiento planetario en las
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    donde μ es el coeficiente de rozamiento y F  es la fuerza normal.  ideas básicas propuestas por el
                                                        n
                                                                                   mismo Galileo. Newton, Galileo
                                                                                   y Kepler son los pioneros de la
                      •   Una fuerza (F) que está en la dirección del movimiento (fuerza   física moderna y de la rama de
                         generada por el dedo y que actúa mientras está en contacto).  la mecánica conocida como
                      •   La fuerza normal (Fn), ejercida por la mesa sobre el libro.   dinámica.
                      •   El peso (P) que, debido a la atracción gravitacional, dependerá
                         de la masa y de la aceleración de la gravedad en ese punto. En
                         la superficie de la Tierra existe una aceleración de la gravedad
                                           2
                         promedio de 9,8 m/s  , y que:                                                        Shutterstock, 2134897285
                                              P = mg

                    La fuerza de rozamiento y la fuerza normal están presentes cuando
                    dos objetos se encuentran en contacto; la fuerza normal es siempre
                    perpendicular a la superficie de contacto. La fuerza de fricción se ge-  Glosario
                    nera cuando existe roce y se mueve o tiende a moverse un cuerpo    inercia. Tendencia de un
                    con respecto al otro, y se encuentra en dirección contraria al movi-  cuerpo a oponerse a un cambio
                    miento. Se opone a que continúe una trayectoria (rozamiento cinéti-  de estado de movimiento, de
                    co) o impide que se mueva (rozamiento estático).               forma directamente propor-
                                                                                   cional a la masa por la que está
                                                                                   compuesta el cuerpo.
                                                   v  velocidad
                                                                                   sistema en equilibrio. Sistema
                                                                                   de fuerzas en el que la sumato-
                                                           F N                     ria de las fuerzas tanto en el eje
                                                                                   x como en el eje y es cero.


                                     F  dedo


                                                                                                              Shutterstock, 389537614
                                fr = μ F N
                                                           m . g


                      Figura 6.5.
                                                                                    En accidentes de tránsito, como choques,
                                                                                  los pasajeros golpean el parabrisas del auto.
                    La primera ley de Newton introduce el concepto de inercia. Un cuer-  Esto sucede porque los cuerpos han estado
                    po se mantendrá en movimiento o en equilibrio mientras no exista   (el auto y los pasajeros) en movimiento. Al
                    una fuerza que modifique su estado. El cuerpo tiende a mantener su   detenerse el auto repentinamente, los pasa-
                                                                                  jeros, por la inercia, siguen en movimiento y
                    estado (reposo o movimiento), cualquiera que fuera en ese instante.  salen despedidos por el parabrisas.

                                                                                                                     A 207





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   207
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   207                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="210"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.4.1.

                        1   Si la oposición a cambiar de estado o inercia depende de la masa del cuerpo, entre un lápiz y un libro,

                            ¿qué objeto tendría mayor inercia?, ¿por qué?
                            Tiene mayor inercia el libro; es el que se detiene primero después de darle un impulso.

                        2   De la pregunta anterior, ¿cuál fue el cuerpo que recorrió mayor distancia después de retirar la fuerza
                            que se le aplicaba para moverlo? ¿Por qué? Considera que el experimento se realizó en una superfi-
                            cie casi lisa, por ejemplo, sobre baldosa.
                            Como se mencionó anteriormente, el libro tiene mayor masa que el lápiz, por lo tanto se detendrá primero; tiene mayor oposición a
                            cambiar de estado, considerando que su estado inicial era de reposo.
                        3   Denominamos fuerza neta a la sumatoria de todas las fuerzas que actúan sobre un componente. En

                            los siguientes cuerpos, determina cuál es la fuerza neta que actúa sobre cada uno.


                              La fuerza neta es –45i ⃗ – 5j ⃗[N]  25 N              Eje y (+)




                                                          15 N
                                                          10 N         Eje x (–)                 Eje x (+)
                                                          20 N




                                              20 N                                   Eje y (–)



                                                 980 N
                              La fuerza neta es 0                              μ = 0,2                La fuerza neta es
                                                                         masa del trineo = 100 kg        de –304N


                                    50 N      Caja            100 N                                        500 N


                                    50 N                                         f r1         f r2
                                                                                     F            F N2
                                                 980 N                                N1




                        4   Relaciona cada término con su concepto.


                                                          a) Fuerza que existe entre dos superficies en contacto y se opone
                              1. Inercia                    al movimiento producido entre ambas.
                                                          b) Oposición natural que tiene un cuerpo para mantener su esta-
                              2. Fuerza normal              do (reposo o movimiento). Es la propiedad de un cuerpo con
                                                            masa para no cambiar la dirección o velocidad del estado.
                              3. Fuerza de rozamiento     c) Fuerza ejercida sobre un cuerpo por la superficie en la que se

                              1b), 2a), 3c)                 apoya.


             208





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   208                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   208]]></page><page Index="211"><![CDATA[5    Escribe una V o una F para identificar las oraciones que son verdaderas y falsas, respectivamente.


                        a) Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme mientras
                          no exista una fuerza neta que cambie su estado de equilibrio.  Verdadero
                        b) Si la sumatoria de fuerzas tanto en el eje x como en el eje y es cero, el cuerpo se mantiene en
                          reposo o con movimiento uniforme.  Verdadero
                        c) Las leyes de Newton parten de los estudios previos sobre el movimiento de cuerpos que realizó
                          Einstein.  Falso
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        d) Puede existir un sistema en equilibrio de fuerzas en el que la sumatoria de las fuerzas tanto en el
                          eje x como en el eje y son diferentes de cero. Falso
                        e) La fuerza de rozamiento y la fuerza normal están presentes cuando dos objetos se encuentran en
                          contacto; la fuerza normal es siempre perpendicular a la superficie de contacto.  Verdadero

                        f) La fuerza de fricción se genera cuando existe roce y se mueve o tiende a mover un cuerpo con
                          respecto al otro.  Verdadero

                        g) El peso (P) debido a la atracción gravitacional depende de la masa y de la aceleración de la grave-
                          dad en ese punto.  Verdadero
                        h) En la superficie de la Tierra existe una aceleración de la gravedad promedio de 19,6 m/s . 2  Falso

                        Problema-decisión
                    6
                       Trabajo colaborativo                                             Diversidad
                       En grupos de tres personas, elijan                               funcional en el aula
                       una superficie de rodadura di-
                       ferente (baldosa, madera, tierra,                       Shutterstock, 1737097376   El hecho de que haya una dis-
                                                                                   capacidad auditiva no significa
                       concreto,  etc.).  En  cada  equipo,                        que el tono de voz con el que
                       hagan rodar un objeto por la su-                            se habla deba ser exagerado o
                       perficie seleccionada, de tal manera                        excesivo. Basta con que haya
                       que el objeto no se separe del área de ro-                  claridad en el momento de
                       dadura hasta haber recorrido una cierta distancia. ¿En cuál de las   comunicarse.
                       superficies fue más difícil realizar el trayecto? ¿Por qué?
                       Respuesta abierta

                   7    Analicen en pares el siguiente esquema sobre la primera ley del movimiento de Newton. Realicen

                        ante la clase una demostracion de estos aspectos, empleen objetos diversos y expliquen.

                                  Un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento permanece en movimiento
                                 con la misma velocidad y en la misma dirección, a menos que una fuerza desequilibrada actúe sobre él.







                                                                                                              Shutterstock, 686750047

                          Un objeto en reposo     Un objeto sobre el que actúa     Un objeto sobre el que actúa
                         permanece en reposo.   una fuerza equilibrada permanece   una fuerza desequilibrada cambia
                                                        en reposo.                  de velocidad y dirección.

                                                                                                                    209





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   209                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   209]]></page><page Index="212"><![CDATA[Saberes previos         Tercera ley del movimiento

                              ¿Las leyes de Newton se
                         cumplen tanto en un sistema   de Newton
                         inercial como no inercial? Expli-
                         ca tu respuesta.
                                                       Si el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B (“acción”), entonces
                                                       B ejerce una fuerza sobre A (“reacción”).
                              Desequilibrio cognitivo
                                                       La tercera ley de Newton se conoce también como la ley de “acción y
                              Si se le aplica una sola
                         fuerza, ¿un objeto podría man-  reacción”. El movimiento que se da por la interacción entre dos cuer-
                         tenerse en equilibrio? Explica tu   pos produce, como consecuencia, dos fuerzas.
                         respuesta con un ejemplo.
                                                       En el año 2015, un hombre dibujó un túnel justo debajo de un paso
                                                       elevado para vehículos, igual que la clásica trampa que el Coyote usa-
                                                       ba contra el Correcaminos, como lo vemos en la Figura 6.6. En la no-
                       Shutterstock, 515445940         impactó de frente contra el costado del paso elevado. La causa del
                                                       che, un conductor despistado intentó cruzar “el túnel”, pero su auto

                                                       daño del choque (de cualquier choque) es la ley de acción y reacción.

                                                       Esta ley establece que cuando un objeto imprime una fuerza sobre otro,
                                                       el segundo ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta. En
                                                       resumen, siempre existe la presencia de un par de fuerzas.

                                                       En el ejemplo del conductor despistado, el auto que probablemente
                                                       venía con una aceleración uniforme (acción) es detenido y destruido
                                                       por una fuerza de igual magnitud, pero de dirección contraria a la que
                       http://haynoticia.es
                                                       tenía antes de chocar (reacción).



                          Fig. 6.6 Pared que simula ser la continuación
                        de una carretera.


                              Competencia
                              socioemocional

                              Ecuador es uno de los
                         países de Latinoamérica con
                         mayóres índices de siniestrabili-
                         dad vehicular. En ese contexto,
                         alrededor del 25 % de los acci-
                         dentes viales tiene como causa
                         la ingesta de alcohol.

                         ¿Qué políticas públicas debe-
                         rían adoptarse para frenar esta
                                                                                                                   Shutterstock, 419933110
                         problemática?







                        CN.F.5.1.18. Explicar la tercera ley de Newton en aplicaciones reales.

             210





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   210                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   210]]></page><page Index="213"><![CDATA[Estas fuerzas no se eliminan a pesar de que tienen la misma magnitud,   Glosario
                    porque se ejercen sobre diferentes cuerpos. Si tenemos un sistema de
                    dos elementos que interactúan y realizamos un diagrama de cuerpo   expelido. Del verbo expe-
                    libre de uno de ellos, colocamos la fuerza que el otro cuerpo ejerce   ler. Expulsar una cosa para que
                    sobre el primero. Cuando elaboremos un diagrama de cuerpo libre   salga con fuerza de su interior.
                    del segundo cuerpo, colocaremos la reacción que ejerce primero so-
                    bre el segundo.

                    Como hemos dicho siempre existe un par de fuerzas; por ejemplo,
                    el peso de una niña con un globo, como en la Figura 6.6 (F ), es   Competencia digital
                                                                         T/n
                    ejercida por la Tierra. De igual manera, la niña ejerce una fuerza so-
                    bre la Tierra (F n/T ). Estas dos fuerzas son de igual magnitud, pero en   Aquí encontrarás una
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    dirección contraria. Claro está que la fuerza que ejerce la Tierra so-  explicación resumida de las tres
                    bre la niña es mucho más significativa si comparamos con las masas   leyes de Newton: lynk.ec/11f35
                    de cada cuerpo. Si se desatara el nudo en la boca del globo, el aire
                    expelido (acción), actuaría una fuerza sobre el medio, y el medio le
                    devolvería una fuerza de igual magnitud, pero en sentido contrario
                    (reacción), que es la fuerza que lo impulsa y lo mueve, como pode-
                    mos ver en la Figura 6.6.









                                                                                        Interculturalidad

                                                                                       En el acto de remar, los
                                                                                   remos se mueven por acción de
                                                                                   los canoeros esmeraldeños que
                                                                                   recorren el manglar. Empujan
                                                                                   el agua con una cantidad de
                                                                                   fuerza que se imprime sobre
                                                                                   los remos; el agua reacciona
                                                                               Shutterstock, 445167793   empujando el bote en sentido
                                                                                   contrario, lo que provoca su
                                                                                   avance sobre la superficie del
                                                                                   estero.


                                                                                                              Shutterstock, 1935239315
                      Figura 6.6.



                    Cuando las masas son consideradas, la fuerza de una sobre la otra es
                    notoria en su mutua influencia; por ejemplo, la Tierra, que ejerce una
                    fuerza sobre la Luna y la Luna sobre la Tierra, generando que la Luna
                    gire alrededor de la Tierra y las mareas en los océanos, que son por el
                    influjo de la Luna.







                                                                                                                     A 211





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   211
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   211                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="214"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.4.1.

                        1   Es divertido saltar desde un barranco hacia un lago; pero no lo es tanto si nos lanzamos desde un

                            edificio y caemos sobre suelo firme. Si en ambos casos se salta desde una misma altura, ¿por qué
                            habría una diferencia? Utiliza en tu razonamiento la tercera ley de Newton.












                           Shutterstock, 464841809                                                                 Shutterstock, 2066435885






                                 La reacción producida por el suelo, a diferencia de la reacción producida por el agua, es mucho mayor; esto es debido a que el material, por ejemplo asfalto,
                                                                  tiene una composición atómica más resistente, lo cual no permite atravesarlo con facilidad.
                        2   Indica tres ejemplos cotidianos en los que se dé la tercera ley de Newton. Explica las acciones y

                            reacciones correspondientes con un dibujo para cada uno de ellos.
                            Respuesta abierta

                        3   Imagina que tienes una planta sobre la palma de tu mano. Elabora en tu cuaderno el respectivo

                            diagrama de cuerpo libre.















                                        Shutterstock, 395415652










                        4   En la figura se muestra varios libros sobre una

                            mesa. Grafica en tu cuaderno un diagrama de                                            Shutterstock, 115791277
                            cuerpo libre.
                            ¿Qué fuerzas actúan en los libros?

                            Peso y fuerza normal


             212





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   212                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   212]]></page><page Index="215"><![CDATA[5    En el siguiente sistema, demuestra la ley de acción y reacción. Dibuja en tu cuaderno el diagrama

                        de cuerpo libre para el siguiente cuerpo, y representa la fuerza.








                                                                                                   Auto café       Auto rojo
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                                                                                                      N              N
                            Shutterstock, 379704889                                                  m ∙ g  F R/C R/C   � F C/R C/R  m ∙ g




                                                                                                            �
                                                                                                            F = F

                   6    En tu cuaderno, escribe una V o una F para identificar las oraciones que son verdaderas y falsas,

                        respectivamente.

                        a) Si el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B (“acción”), entonces B ejerce una fuerza sobre A
                          (“reacción”). Verdadero
                        b) La tercera ley de Newton se conoce también como la ley de “la inercia”.  Falso

                        c) Si se tiene un sistema de dos elementos que interactúan y se grafica un diagrama de cuerpo libre
                          de uno de ellos, la fuerza que el otro cuerpo ejerce se coloca sobre el primero.  Verdadero

                        d) La Tierra ejerce una fuerza sobre la Luna, y viceversa. Esto genera que la Luna gire alrededor de la
                          Tierra, lo cual forma las mareas en los océanos debido al influjo de ese satélite.  Verdadero

                                                                                        Estrategia de
                   7    Actividad investigativa                                         investigación

                        Investiga: ¿es posible levantarse del piso halándose de los ca-  Muchas veces las preguntas apa-
                        bellos?, ¿por qué?                                         rentemente tontas pueden dar
                      No es posible levantarse, debido a que la fuerza que se ejerce sobre el cuerpo es realizada por el mismo cuer-  lugar a grandes descubrimientos.
                                 po, lo que haría que se eliminen las fuerzas; esto es lo que se denomina fuerzas internas.
                   8                                                                    Diversidad
                        Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                        En parejas, realicen el diagrama de cuerpo libre de los libros
                        señalados y determinen cada una de las acciones y reacciones.  Cuando hay dificultades
                                                                                   visuales, una forma de ayudar
                                                                                   es proporcionar descripciones
                                                                                   claras de lo que ocurre en el
                                                                                   entorno.
                                                                                                  5
                                                                                   1 F 2/1 F 1/2 2  3  F 5/4 4  F 6/5 F 5/6 6  7
                                                                               Shutterstock, 120176959   F 3/2  F 2/3  11 F 4/5  12 F 7/6  13 F 6/7  14




                                                                                  9 8  F 9/8 F 8/9  F 12/11  F 13/12  F 14/13  F 13/14
                                                                                    F 10/9
                                                                                                 F 11/12 F 12/13
                                                                                  10   F 9/10
                                                                                                                    213



                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   213
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   213                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="216"><![CDATA[Saberes previos         Segunda ley de Newton

                              ¿Por qué en el boxeo
                         existen categorías, según el peso   Hasta ahora hemos manejado la primera y la tercera ley de Newton
                         de los peleadores?, ¿qué ocurriría   para tratar situaciones de reposo o de movimiento uniforme. Para el
                         si se hace pelear a boxeadores con   caso de que existiera una fuerza neta diferente de cero, Isaac Newton
                         pesos muy diferentes?
                                                       enunció lo siguiente en su obra Principios matemáticos de la filosofía
                                                       natural:

                              Desequilibrio cognitivo
                                                             "El cambio de movimiento es proporcional a la magni-
                              En un sistema, un camión       tud de la fuerza motriz impresa y debe hacerse a lo largo
                         se mueve con una fuerza neta        de la línea recta por la que se imprime esa fuerza".
                         de 20 N hacia la derecha. Si se
                         desea mantener esta fuerza,   Este es el enunciado de la segunda ley de Newton y se expresa con la
                         pero se aumenta la masa del ca-  siguiente ecuación:
                         mión, ¿cuál será la consecuencia   !   !
                         en el movimiento?             ∑  F =m⋅a
                                                       Donde:

                                                       ∑ F  es la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo.
                               Glosario                m es la masa del cuerpo.

                              trivial. Que carece de   a es la aceleración.
                         importancia.
                                                       Lo que nos dice el enunciado de esta ley es que todo cuerpo someti-
                                                       do a una fuerza neta diferente de cero experimenta un movimiento
                              Interdisciplinariedad    acelerado, directamente proporcional a esta fuerza (a mayor fuerza,
                                                       mayor aceleración). La aceleración tendrá  la misma dirección que
                              Física y paracaidismo    tenga la fuerza neta aplicada sobre el cuerpo.
                         Cuando un cuerpo cae dentro
                         de la atmósfera, existe la fuerza   Es necesario tener dos cosas claras sobre esta ecuación:
                         de rozamiento con el aire, que
                         es proporcional a la velocidad
                         del cuerpo. Cuando la fuerza   1. Dado que es una expresión vectorial, será necesario aplicarla tanto
                         de rozamiento se iguala al peso,   para las fuerzas del eje x como para las del eje y, teniendo en cuenta
                         se alcanza lo que se denomina   también que para cada eje la aceleración es diferente:
                                                                    !
                                                                                              !
                                                                           !
                         rapidez terminal o rapidez lí-           ∑ F =m⋅a                                   ∑ =m⋅a y
                                                                                              F
                                                                            x
                                                                                               y
                                                                     x
                         mite; a partir de ese momento,
                         los cuerpos caen con rapidez   2. La fuerza neta es la sumatoria de las fuerzas externas que ejercen
                         constante. Ese es el caso de los   otros cuerpos sobre el que estamos estudiando. Recordemos que
                         paracaidistas en caída libre.   un cuerpo no puede producir movimiento ejerciendo una fuerza
                                                         sobre sí mismo.

                                                                                              Shutterstock, 71206513








                                                                 La manzana con la leyenda de la segunda ley de Newton.

                        CN.F.5.1.17. Explicar la segunda ley de Newton mediante la relación entre las magnitudes: aceleración y fuerza que actúan sobre un objeto y su masa, mediante experimen-
                        taciones formales o no formales.
                        CN.F.5.1.27. Explicar el fenómeno de la aceleración cuando un cuerpo que cae libremente alcanza su rapidez terminal, mediante el análisis del rozamiento con el aire.
             214





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   214                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   214]]></page><page Index="217"><![CDATA[Aplicaremos la ecuación de la segunda ley de Newton en el siguiente   Competencia
                    ejemplo.                                                            socioemocional
                                                                                        Cuando somos cons-
                    Un auto se ha quedado sin batería en la mitad de una carretera. Para   cientes de nuestras fortale-
                    arrancarlo de nuevo, todos sus ocupantes, excepto el conductor, des-  zas podemos emplearlas en
                    cienden del vehículo y lo empujan con todas sus fuerzas hasta que   función de mejorar nuestra
                    adquiera una aceleración suficiente, con lo cual volverá a encender.   calidad de vida y, por lo tanto,
                    El conductor, a quien ya le había ocurrido este tipo de evento en el   podemos vivir en armonía con
                    pasado, sabe que, para que el auto encienda, necesitará que se mueva   los demás.
                    con una aceleración de 2 m/s 2  . ¿Logrará encenderse?


                                                                                                              Shutterstock,  1934070869
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción














                                                                               Shutterstock, 586780508






                    Datos:
                    Masa del vehículo incluido el conductor = 1 800 kg
                    F = 200 N
                     1
                    F2 = 300 N
                    F3 = 150 N


                    Se desprecia el rozamiento
                    En la dirección en y, como no hay aceleración, la fuerza neta es 0.

                    ∑ F =m⋅a
                       x
                             x
                                                                                       y
                    F +F +F =m⋅a
                     1  2  3      x
                    200N+300N+150N=1 800 kg⋅a
                                               x
                        200N+300N+150N         m
                    a =                  =0,36
                     x
                             1 800 kg          s 2                 F
                                                                    1                   F
                                                                                         n
                    Con las fuerzas ejercidas sobre el vehículo   F 3                                    x
                    no es posible alcanzar los 2 m/s .            F 2
                                              2
                                                                                          mg





                                                                Figura 6.7.

                                                                                                                     A 215





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   215
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   215                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="218"><![CDATA[Evaluación formativa




                             I.CN.F.5.4.2.

                        1   Apoyado contra una pared, un globo sube con determinada aceleración. Realiza el boceto para el

                            correspondiente diagrama de cuerpo libre y plantea la ecuación de la segunda ley de Newton con
                            las fuerzas existentes. Realízalo en tu cuaderno.





                                                      a
                                                                F
                                                                 N                    a                   �  �
                                                                                          F N            ∑F = ma  0
                                                                            F                   F R  (1)     ∑Fx = m ∙ ax
                                                                             r                       (2)     ∑Fy = m ∙ ay
                                                                                        W = m ∙ g    –(m ∙ g) – F  = m ∙ ay
                                                                                                            R

                                                                      W = m.g






                            Problema-decisión
                        2
                            Actividad investigativa                                         Estrategia de
                            El valor de las ciencias está en su aplicación. Indaga cuáles son   investigación
                            las posibles aplicaciones de la segunda ley de Newton y qué   Una consulta es importante
                            tipos de movimientos nos permite estudiar esta ley.
                                                                                       para iniciar una investigación.
                            La principal aplicación de las leyes de Newton fue que sirvió de base para las  leyes sobre el movimiento
                            planetario de Kepler; además, Newton basándose en los estudios de Kepler formuló la ley de gravitación
                            universal.
                        3   En el ejemplo del auto que estaba siendo empujado (página 215), ¿cuáles podrían ser posibles opcio-

                            nes para alcanzar la aceleración necesaria y lograr así encenderlo?
                            Dejar de empujar el auto sobre césped ya que en ese terreno la fricción es mayor y el auto se mueve más lento.
                            Empujar con mayor fuerza cuando el auto llegue a una bajada para generar aceleración.
                        4                                                                   Diversidad
                            Trabajo colaborativo                                            funcional en el aula
                            En parejas, resuelvan:
                            Un bloque se desliza sobre un plano inclinado de coeficiente   La discapacidad no tiene por
                            de fricción μ = 0,2. Si el ángulo de inclinación es de 30°, ¿cuál   qué implicar actitudes de so-
                            será la aceleración del bloque y en qué tiempo llegará a la base   breprotección o condescenden-
                            del plano inclinado? Dato: parte de un punto que se encuentra   cia. El trato debe ser ecuánime
                                                                                       entre todos.
                            a 1,5 m de altura desde la base.








                                                                                     1,5 m     a = –3,2 m/s   2
                                                                                               t = 1,37 s


                                                    30º



             216





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   216                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   216]]></page><page Index="219"><![CDATA[5    Desde una altura de 2 metros, se quiere hacer

                        descender una caja fuerte de 200 kg de masa. El
                        movimiento parte desde el reposo.                                         polea

                        La cuerda se sostiene con una fuerza de 1 500 N.
                        Por otro lado, se desprecia el rozamiento que
                        existe entre la polea y la cuerda en la parte alta                             a
                        del sistema. Considerando esta información, de-
                        termina si la fuerza con la que se sostiene la caja                           h
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                        permite que el perro que se ve en la imagen se
                        mueva a tiempo de la posición en la que está,
                        mientras la caja fuerte desciende. El perro necesi-
                        ta al menos dos segundos para darse cuenta del
                        problema en el que se encuentra.

                        Pista: determina el tiempo con la siguiente ecuación de movimiento rectilíneo uniformemente
                        variado:                                 1
                                                          Altura =      a ∙ t 2
                                                                 2                             t = 1,31 s



                   6    Calcula la aceleración del siguiente sistema si el coeficiente de rozamiento es de 0,2.




                                                                     m   =  100 kg





                                               m  =  80 kg





                                                     60º
                                                                                           a = 2.25 m/s²



                   7    Responde las siguientes preguntas.


                        a) ¿Cuál es el peso de una masa de 200 g?  1,96 N
                        b) Si se aplica una fuerza de 10 N sobre un cuerpo en reposo que tiene una masa de 2 kg, ¿cuál es su
                          aceleración?  5 m/s 2
                        c) El peso de un cuerpo es de 458,5 N. ¿Cuál es su masa?  46.73 kg

                        d) Sobre un cuerpo de 85 kg actúa una fuerza de 500 N. ¿Qué aceleración le proporciona esa fuerza
                          al cuerpo?  5.88 m/s²

                        e) Una masa de 30 kg se mueve a razón de 8 m/s, y después de 7 segundos su velocidad es de 19
                          m/s. Calcula la magnitud de la fuerza que acelera la masa.  a = 1,57 m/s²    F = 47,1 N

                                                                                                                    217





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   217                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   217]]></page><page Index="220"><![CDATA[Ciencia, tecnología y sociedad: una visión interdisciplinaria





                        Pruebas de colisión            Pruebas de seguridad, para determinar el correcto
                                                       funcionamiento de seguridades pasivas y activas en un auto.


                                          Seguridad pasiva
                                          Sistema de frenado
                                          Sistema de dirección
                                          Sistema de suspensión
                                          Iluminación

                                          Seguridad activa
                                          Chasis
                                          Airbags
                                          Cinturones de seguridad
                     Shutterstock, 1991844   Cristales









                                                    Prueba de colisión                                              Shutterstock, 191299427








                                                                                                    Tener en cuenta
                       Primera             Tercera
                        ley                  ley                                                   •  Los  cinturones  de se-
                                Leyes                                           Auto en reposo       guridad  evitan  unas

                                                                               (Fuerza neta = 0)     12 000 muertes al año.
                                                                                                   •  El cinturón de segu-
                                                                                                     ridad reduce entre el
                                Segunda                                                              40 % y el 50 % de los
                                  ley
                                                                                                     muertos en carretera.
                                                                                Se le aplica una   •  En caso de una co-
                                                                               fuerza al auto que    lisión a 50 km/h, un
                                                                                 lo mueve con        niño de 20 kilos, que
                                                                               aceleración hacia la
                                                                                  izquierda.         viaje  sin  ningún  tipo
                                                                                                     de sujeción, se golpea-
                   Shutterstock, 275530472                                      Choca contra la      ría contra el parabrisas
                                                                                                     con una fuerza equiva-
                                                                                pared (acción).
                                                                                                     lente a 500 kilos.
                                                                               Una fuerza de igual
                                                                               magnitud pero de
                                                                               dirección opuesta
                                                                              detiene el movimien-
                                                                                 to (reacción).

                            Video completo de crash test: goo.gl/chcxdB




             218





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   218                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   218]]></page><page Index="221"><![CDATA[¿Cómo se investiga en Física?






                    La experimentación en la física
                    La experimentación permite verificar una hipótesis. Para ello, trata de
                    transformar un concepto abstracto en un hecho concreto, con res-
                    paldo científico suficiente para no dudar de su validez.

                    En la vida real, la ingeniería aplica lo que se ha creado en el laborato-
                    rio y obtiene resultados de experimentación con algunas variaciones.
                    Debemos recordar que las condiciones de laboratorio no se repiten
                    en la práctica, pues en la realidad es más difícil controlar los escenarios
                    que se pueden presentar fuera de ese contexto.
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                    Para generar cualquier fenómeno mediante experimentación, se si-                          Shutterstock, 514412119
                    guen unas pautas en cualquier ciencia experimental.


                    1.  Tratar de predecir los resultados: se parte de la hipótesis como
                       referente clave para determinar un resultado aproximado de lo
                       que se podría o no obtener.
                    2.  Determinar los recursos que se emplearán: la experimentación
                       es casi siempre un trabajo de laboratorio. Hay que seleccionar
                       los materiales adecuados para recrear las condiciones naturales
                       de ciertos eventos y duplicarlos bajo condiciones controladas.
                       Con la elección de recursos podemos efectivizar tiempo y espa-
                       cio. También velamos por nuestra seguridad durante el ensayo
                       con materiales seguros. Por ejemplo, si queremos saber cuál es
                       la temperatura en el núcleo del Sol, ejecutaremos el evento bajo
                       condiciones controladas. En otras palabras, no hace falta traer
                       el Sol a nuestro planeta.
                    3.  Ensayar: en este paso empleamos el conocimiento científico y los
                       materiales idóneos para comprobar lo que queremos demostrar.
                    4.  Tomar datos: cuando trabajamos con demasiadas variables,
                       cuantificarlas y llevar nota de ello es realmente útil para mante-
                       ner un orden (medidas, observaciones, etc.). Uno de los mayores
                       problemas empieza cuando ni siquiera nosotros mismos enten-
                       demos lo que hemos obtenido.
                    5.  Analizar y determinar resultados: lo más importante cuando
                       extraemos resultados de una experimentación es garantizar que
                       los resultados tienen sentido. Por ello, procuramos compararlos
                       con experimentaciones similares para analizar si los datos son si-
                       milares o acordes a lo que debería darse. Con “tener sentido” nos
                       referimos a alcanzar conclusiones apropiadas a la experimenta-
                       ción y que cumplan los principios ya conocidos. También nos re-
                       ferimos a no cosechar resultados monstruosamente grandes con
                       datos pequeños. Por ejemplo, obtener 100 000 N como la fuerza
                       que ejerce un bebé sobre una mesa es bastante ilógico, pero su-
                       cede, por errores de cálculo, o de medición por falla humana o
                       falta de precisión de los instrumentos que nos pueden llevar a
                       conclusiones falsas.



                                                                                                                    219





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   219
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   219                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="222"><![CDATA[Laboratorio 4







                        Segunda ley                    El formato para realizar una práctica de laboratorio es el que se mues-
                                                       tra a continuación. Digítalo y trabaja en hojas o en tu cuaderno.
                        de Newton

                                                       Objetivos
                                                       1. Comprobar la relación de proporcionalidad entre la fuerza aplica-
                          Materiales
                          •  Una caja pequeña (puede     da a un cuerpo y la aceleración que tiene dicho cuerpo, de acuerdo
                            ser un cofre al que se le    con la segunda ley de Newton.
                            pueda agregar una masa)    2. Determinar la aceleración del movimiento mediante la aplicación
                          •  Cuerda de unos 50 cm de     de la segunda ley de Newton.
                            largo (mínimo)
                          •  Monedas de 5, 10  y 25    Procedimiento
                            centavos
                          •  Una pequeña canasta o     1. Medimos la masa de ambos cuerpos (el cofre y el contenedor), y
                            contenedor que sea lo        anotamos sus respectivas masas en una hoja. Medimos también
                            suficientemente grande       la masa de las monedas para determinar cuál es la de una moneda
                            para contener las mone-      de 5, de una de 10 y de una de 25 centavos, respectivamente.
                            das                        2. Sujetamos ambos extremos de la cuerda al cofre, y el otro, a la
                          •  Balanza                     canasta.
                          •  Regla
                          •  Cuaderno                  3. Atamos una pequeña polea en el extremo de la mesa.
                          •  Lápiz                     4. Colocamos el sistema sobre una mesa y dejamos al aire el extremo
                          •  Una pequeña polea
                                                         atado a la canasta (como se muestra en la Figura 6.8). El método
                                                         debe colocarse sobre una mesa en la que el auto móvil pueda mo-
                                                         verse libremente, una vez que hayamos colocado la masa.

                       Shutterstock, 238265512         Debemos tener la precaución de colocar una masa en la canasta que
                                                       lo mueva muy lentamente.


                                                       La idea es que el sistema tenga inicialmente una aceleración pequeña
                                                       y que al ir colocando monedas en el cofre la aceleración disminuya.


                                                        Segunda ley de Newton
                       Shutterstock, 250665034







                                                                                                                   Shutterstock, 389052265






                                                          A esta ley también se le conoce como ley de la fuerza, masa y aceleración.
                                                       Cuando se aplica una fuerza constante a un cuerpo, la aceleración producida es directamente propor-
                                                       cional a la fuerza, e inversamente proporcional a la masa.
                                                       Es decir: a mayor fuerza mayor aceleración, a menor masa mayor aceleración y a mayor masa menor
                                                       aceleración.

             220





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   220                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   220]]></page><page Index="223"><![CDATA[Si cuando soltamos el sistema, aun sin haber aumentado masa, este se mueve, utilizaremos las monedas
                    para equilibrarlo, y sumaremos la masa que hayamos usado como parte de la masa del cofre.

                                                         m
                                                                                    f





                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción


                                                                                    m


                      Figura 6.8.

                    Medimos con una regla la distancia “d” y la distancia “h”.

                                                m
                                                                     f



                                                          d





                                                                   h

                                                                              piso

                    Aplicamos la segunda ley de Newton y completamos la siguiente tabla.


                    Resultado de las observaciones

                                           Monedas
                                                                         Fuerza neta   Aceleración
                            Sobre el cofre         Sobre el contenedor
                                                                            dinas       m/s 2
                        5 ₡     10 ₡     25 ₡    5 ₡      10 ₡    25 ₡
                         1                                 4
                                                           1
                                          1                5


                    Conclusiones

                    1. Analiza y responde. ¿Cuáles fueron las aceleraciones obtenidas en cada caso?
                    2. Razona lógicamente. ¿Qué sucede con la aceleración si tengo mayor masa?

                    3. Explica. ¿Qué significa inversamente proporcional y directamente proporcional?
                    4. Al analizar los resultados de la tabla, ¿cuándo se obtuvo mayor aceleración?

                                                                                                                    221





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   221
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   221                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="224"><![CDATA[Evaluación sumativa





                         I.CN.F.5.4.1. / I.CN.F.5.5.1.
                             I.CN.F.5.4.2.
                        1   La física, en general, se aplica en cada actividad que tiene lugar diariamente. Mediante un ejemplo,

                            indica y describe en qué caso o actividad intervienen las tres leyes de Newton y cómo se aplica
                            cada una de ellas en el ejemplo.
                        Manejando un auto: 1.° El auto, a menos que quitemos el pie del acelerador, no dejará de moverse. 2.° Mientras más pisemos el acelerador significará que el motor debe gene-
                               rar mayor torque traducido en fuerza que mueve las llantas del vehículo. 3.° Si llegamos a chocar, el impacto es tan fuerte que el auto se podría detener en seco.
                        2   Analiza y responde. ¿Cuál es la diferencia entre inercia y fuerza de rozamiento?

                               La primera diferencia es que el rozamiento es una fuerza y la inercia, no. Además, el rozamiento depende de la estructura atómica de la superficie sobre la que se
                                                                   realiza el movimiento. La inercia depende de la cantidad de masa que compone el cuerpo.
                        3   Escribe en tu cuaderno verdadero o falso, según corresponda, y explica el por qué de tu respuesta.


                            a) Si lanzas una pelota contra una
                              pared, cuando esta rebote, ¿la fuerza
                              que ejerce la pared sobre la pelota es
                              mayor?  Falso. Debe ser igual, según la tercera ley de
                                     Newton; de lo contrario, la pelota se hundiría al
                                     chocar contra la pared si la fuerza fuese menor.
                            b) Si empujamos una caja con una
                              fuerza F, obtenemos una aceleración
                              “a”; si aumentamos la fuerza a "2F",
                              ¿obtenemos una aceleración igual a
                              “2a”?  Verdadero. La fuerza es directamente propor-
                                     cional a la aceleración producida.
                            c) La inercia es una propiedad que
                              impide el cambio de estado de movi-                                                  Shutterstock, 65652829
                              miento de un cuerpo. ¿Esto incluye
                              cambios de dirección y velocidad?
                                      Verdadero. La inercia es la tendencia a no cambiar de estado, considerando un
                                     estado inicial de movimiento de un cuerpo.
                        4   En las siguientes imágenes, describe en tu cuaderno cuál es la acción y su consecuente reacción,

                            según la tercera ley de Newton.













                           Shutterstock, 2147328427                                                                Shutterstock, 22596166






                            Acción: disparo                              Acción: cabeceo del balón
                            Reacción: retroceso del arma                 Reacción: dolor por la reacción sentida en la frente.
                        5   A un cuerpo de masa de 2,5 kg, una fuerza le proporciona una aceleración de 1,2 m/s . Calcula la
                                                                                                    2
                            magnitud de dicha fuerza.
                            F = 3 N

             222





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   222
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   222                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="225"><![CDATA[Evaluación sumativa








                   6    ¿Cuál es la masa de un cuerpo en reposo que recibe una fuerza de 10 N adquiriendo una acelera-

                        ción de 20 m/s ?
                                    2
                        0,5 kg

                   7    Un cuerpo de 6 kg, inicialmente en reposo, se somete a una fuerza de 10 N durante 4 segundos.
                        ¿Qué distancia recorre?

                        13,3 m
                 ©maya®EDUCACIÓN – Libro resuelto solo para fines didácticos – Prohibida su reproducción
                   8    Se mueve una masa corporal de 15 kg con una aceleración de módulo de 3 m/s . ¿Cuál es el mó-
                                                                                           2
                        dulo de la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo?

                        45 N

                       Expreso mis emociones
                   9
                       El estudio de la física tiene la particularidad de mejorar la vida de las personas. Con ella, por ejemplo,
                       puede hacer menos esfuerzo en el transporte de objetos (plano inclinado) o puedes ser un mejor
                       conductor (leyes de Newton). ¿Qué otros ejemplos de estos beneficios puedes mencionar?




                   10   Coevaluación

                        Resuelvan en parejas y califiquen el nivel de aporte de cada persona.



                                                     Dos turistas están a punto de caer a un precipicio. Afortunada-
                                                     mente, ambos van atados a una cuerda sujeta a la parte más alta
                                                     de un peñasco. Para rescatarlos, otro turista se amarra una soga
                                                     a su cintura y empieza a subirlos, como se muestra en la imagen.
                                                     El individuo que los sube parte del reposo y se mueve a razón de 1
                       Shutterstock, 215537182       metro cada 5 segundos. Determinen la fuerza con la que alza a los
                                                     dos turistas si cada uno pesa aproximadamente 80 kg.

                                                     F = 164 N


                   11   Autoevaluación



                                    Contenidos            Siempre A veces  Nunca         Metacognición
                         ¿Sé elaborar diagramas de cuerpo libre                      ¿Qué
                         para resolver problemas sobre las fuerzas                  aprendiste en
                         que actúan sobre un cuerpo?                                esta unidad?
                         ¿Puedo reconocer y diferenciar un sistema                  ¿Cómo
                         de referencia inercial de un sistema no                    aprendiste?
                         inercial?
                         ¿Sé resolver problemas en los que se apli-                 ¿En qué lo
                         can las leyes de Newton?                                   puedes aplicar?


                                                                                                                    223





                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   223                                                                        21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   223]]></page><page Index="226"><![CDATA[Bibliografía y webgrafía




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                                                          cos-de-la-cinemática/
                                                       Fisicanet. (2017). Cinemática. http://www.fisicanet.com.ar/fisica/cinematica/
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                                                          Crítica.
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                                                          biography/Isaac-Newton










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                                                                                                                     21/1/25   11:50
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   224
         Fisica 1 BG Plus+ MinEduc.indb   224                                                                        21/1/25   11:50]]></page><page Index="227"/></pages></Search>
