BLOQUE II TEMA 3

BLOQUE II: LEYES DEL MOVIMIENTO.
 
TEMA 3: La energía y el movimiento.
 
ACTIVIDAD 1: ENERGIA MECANICA: CINETICA Y POTENCIAL
 
INDICACIONES:
  1. Arma una montaña rusa.
  2. Deja caer la canica para que recorra la montaña rusa.
  3. Varía la altura de donde dejar avanzar la canica.
 
CUESTIONARIO:
  1. ¿Qué le ocurre a la canica cuando la sueltas en la montaña?
  2. ¿Por qué se mueve?
  3. ¿Qué le ocurre a la velocidad si la altura a la que colocas la canica aumenta?
  4. ¿Qué fuerza será la causante de que descienda la canica en la pista? (gravedad, peso)
  5. ¿Qué cambio experimentará la velocidad si colocaras una canica con mayor masa?
 
APUNTE:
La energía mecánica comprende la energía cinética y la energía potencial.
La energía cinética es la capacidad de un objeto para realizar un trabajo debido a la velocidad con que se mueve.
La energía potencial es la capacidad de un cuerpo de realizar trabajo, según su posición y puede deberse a la altura  a la que se encuentra o la deformación que experimenta debido a su elasticidad.
 
EJERCICIO: Indica en cada ejemplo donde está presente la energía cinética y potencial.
1.     Estirar una liga y aventar una cáscara de naranja.
2.     Aventar una pelota para arriba.
3.     Dejar caer un lápiz de la banca.
4.     Jalar un gatillo y disparar un dardo.
5.     Jalar una cuerda para elevar una cubeta que está atada a la cuerda.
6.     Una persona aventándose un clavado en una pisicina.
7.     Una cascada de agua.
8.    Introducir un clavo en una madera con un martillo .
9. Patear un balón.
10. Patinar en una rampa.
 
 
ACTIVIDAD 2: TRANSFORMACION DE ENERGIA CINETICA Y POTENCIAL
APUNTE:


El principio de conservación de la energía menciona que la energía no se crea, ni se destruye, sólo se transforma. La energía mecánica se transforma de energía potencial a energía cinética y viceversa.

La energía mecánica total de un objeto es la suma de la energía cinética y la potencial.
 
EJERCICIO:
1.     Considerando que la energía mecánica total permanece constante, completa los espacios con el valor de la energía cinética o potencial que falta.










 
 
2.     Cuando dejas caer una pelota,  ¿esta puede rebasar la altura desde donde la soltaste? ¿por      qué?
3.     Un carrito se deja caer  en la parte más alta de la pista, ¿desde qué altura (h1 o h2) deberá caer para completar el loop?
 
 
 
ACTIVIDAD 3: PROBLEMAS DE ENERGIA MECANICA.
Apunte:
La fórmula para calcular la energía cinética es: Ec = mv2/ 2
La fórmula para calcular la energía potencia es: Ep = mgh
m= masa (kilogramos)
v= velocidad (metros/segundo)
h= altura (metros)
g= aceleración de la gravedad 9.8m/s2
La unidad de medida de la energía es el Joule.
 
EJERCICIOS:
  1. ¿Cuál será la energía cinética de un coche de 1000 kg que viaja a una velocidad de 10 m/s?
  2. ¿Cuál será su energía cinética si su velocidad aumenta a 20 m/s?
  3. ¿De dónde toma energía cinética el motor del coche para aumentar su velocidad?
  4. Un carrito de 50 kg de masa se ubica en lo alto de una rampa que tiene una altura de 1m ¿Qué energía potencial posee el carrito?
  5. ¿Cuál será la energía potencial si sobre el carrito se sube un niño de 40 kg y se ubica a 1.4 m de altura?
  6. Calcula la energía potencial que tiene una piedra de 10 gramos colocada en un puente a 10 m de altura. Si se deja caer, ¿cuál será su energía cinética al llegar al suelo?
  7. Un corredor de 100 metros planos tiene una masa de 80kg y alcanza una rapidez de 10 m/s. ¿Cuál es su energía cinética?
  8. Un auto de carreras de 1600kg leva una rapidez de 360km/h. ¿Cuál es su energía cinética?
  9. Un auto de 3000 kg lleva una rapidez de 50 km/h, ¿Cuál es su energía cinética?
  10. Un camión de carga de 10000 kg lleva una rapidez de 50 km/h, ¿Cuál es su energía cinética?
  11. ¿Cuál de los tres vehículos puede causar mayor daño en un choque? ¿Por qué?
12. Un carrito de 70 kg de masa se ubica en lo alto de una pequeña rampa que tiene una altura de 1.2 m ¿Qué energía potencial posee el carrito?

13. Un piano cayó desde una ventana a 9 metros, cuando se hacia una mudanza. ¿Con qué velocidad llega al suelo?
14. Se deja caer una piedra  desde una altura de 20 metros, ¿con qué velocidad llega al suelo? (igualar energía potencial con energía cinética y despejar velocidad) v=√2gh
15. Un niño beisbolista lanza desde el suelo una pelota hacia arriba, con una velocidad de 3 m/s, ¿hasta qué altura llegará la pelota? (igualar energía potencial con energía cinética y despejar velocidad) h=v2/2g



16. Un carro de una montaña rusa tiene una masa de 300kg. Y toma diferentes valores según la ilustración:
a)    Calcula la energía potencial en el punto A.
b)    Determina la energía potencial y la altura del tren en el punto B.
c)    Establece la energía potencial y cinética en el punto C.
d)    Calcula la energía potencial y cinética en el punto D.

    17.     Un niño tiene una masa de 50 kg y juega en un columpio.
    a)    Calcula la energía potencial en el punto 1.
    b)    Calcula la energía potencial y cinética en el punto 2.
    c)    Calcula la energía potencial y cinética cuando su velocidad es de 5 m/s.

 
ANALISIS DE LECTURA
 
 
TENDONES EXCLUSIVOS
 
Al correr las piernas se comportan como un resorte que almacena y recicla la energía en cada zancada. Al pisar, el arco del pie se comprime al mismo tiempo que se dobla la rodilla: el centro de gravedad del cuerpo baja y en el siguiente paso es impulsado hacia arriba. La energía cinética de este aterrizaje del pie se almacena en los tendones del arco y en el gran tendón de Aquiles, que conecta los músculos de la pantorrilla con el hueso del talón y con el ligamento iliotibial. Este ligamento se conecta desde el hueso iliaco hasta la tibia, con el músculo más potente del cuerpo humano, el glúteo máximo. Ni el glúteo máximo, ni el tendón de Aquiles ni el iliotibial intervienen al caminar; son exclusivamente para correr.
Los tendones forman la unión entre los músculos y los huesos y se contraen y se extienden como resortes para dar el siguiente paso. Están compuestos por una proteína llamada colágeno, que tiene precisamente la estructura de un resorte. Las fibras de colágeno se enrollan para darle al tendón una gran resistencia y capacidad de almacenar energía elástica. Los animales que corren, como las gacelas o los canguros, tienen grandes tendones. En los que no corren, los tendones son muy pequeños o no existen.
Recientemente Herman Ponzer, antropólogo de la Universidad Washington de San Luis Missouri, desarrolló un modelo matemático basado en principios de física que comprueba que la energía que se consume al correr depende de dos factores principales: la velocidad y la longitud de las piernas. Tanto en el hombre como en los animales, mientras mayor es la longitud de las piernas, menor es  la cantidad de movimientos que se ejercen hacia arriba y hacia abajo al correr, lo que reduce considerablemente la fuerza necesaria para empujar hacia abajo en cada paso. Bramble y  Lieberman experimentaron con gente, perros, cabras y otros animales en caminadoras que adaptaron en su laboratorio, y calcularon la energía gastada midiendo el oxígeno que consumían sus organismos al correr una misma distancia. En todos los casos, esta energía es inversamente proporcional a la longitud de las piernas; es decir, a mayor longitud, menor energía gastada.
 
 
CUESTIONARIO:
 
1.     ¿Cómo funcionan las piernas al correr?
 
2.     ¿Dónde se almacena la energía cinética del aterrizaje del pie?
 
3.     ¿Qué músculos se emplean únicamente al correr?
 
4.     ¿Qué beneficios le dan las fibras de colágeno al tendón?
 
5.     ¿De qué factores depende la energía que se consume al correr?
 
6.     ¿Qué es la energía cinética?
 
7.     ¿Qué es la energía potencial?
 
8.     ¿Qué es la energía mecánica?
 
9.   ¿Cuál será la energía cinética de un coche de 850 kg que viaja a una velocidad de 16 m/s?
 
10.  Un carrito de 65 kg de masa se ubica en lo alto de una pequeña rampa que tiene una altura de 0.8m ¿Qué energía potencial posee el carrito?
 
 
 
 

 
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