CDA

1. Propósito de la unidad

Describir el movimiento de un objeto en línea recta utilizando un sistema de referencia. Comprender y calcular posición, desplazamiento, velocidad media e instantánea, rapidez, aceleración y analizar caída libre. Además aplicar la adición galileana de velocidades y desarrollar habilidades experimentales en contextos cotidianamente relevantes

2. Conocimientos previos y vocabulario

• Sistema de referencia: punto o marco desde donde se mide movimiento
• Posición (x): ubicación en el eje
• Desplazamiento (Δx): cambio de posición
• Velocidad media: Δx/Δt
• Velocidad instantánea: límite de velocidad media cuando Δt→0
• Rapidez: magnitud escalar de velocidad
• Aceleración media: Δv/Δt
• Caída libre: movimiento bajo gravedad constante
• Adición de velocidades (Galileo): v_ac> = v_objeto + v_sistema

3. Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

Se da cuando la velocidad es constante (a=0). La posición cambia linealmente con el tiempo:

• Gráfica x vs t: línea recta.
• Gráfica v vs t: línea horizontal.
• Ejemplo: un tren recorre 400 km en 2 h → v = 200 km/h :contentReference[oaicite:1]{index=1}

4. Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

Cuando la aceleración es constante. Fórmulas:

• Gráfica v vs t: recta.
• Gráfica x vs t: curva parabólica.
• Ejemplo: cuerpo con freno reduce velocidad → calcular a y distancia :contentReference[oaicite:2]{index=2}

5. Primera Ley de Newton y sistema inercial

Un objeto sigue en MRU o reposo si no hay fuerza neta. Definición de sistema inercial donde esta ley se cumple :contentReference[oaicite:3]{index=3}.

6. Caída libre

Caso especial del MRUA con a = g ≈ 9,8 m/s². Ecuaciones:

7. Gráficas e interpretación

• Posición-tiempo: pendiente = velocidad
• Velocidad-tiempo: pendiente = aceleración; área = desplazamiento
• Aceleración-tiempo: área bajo curva = cambio de velocidad :contentReference[oaicite:4]{index=4}

8. Aplicaciones cotidianas

• Conductor observa movimiento relativo y velocidades combinadas
• Análisis de frenado de vehículos
• Cálculo de alturas y tiempos en lanzamientos verticales
• Estimación de caídas en contextos naturales :contentReference[oaicite:5]{index=5}

9. Habilidades científicas

• Diseñar y realizar experimentos unidimensionales
• Registrar datos y construir tablas y gráficas
• Interpretar resultados y sacar conclusiones
• Aplicar fórmulas para resolver problemas y analizar errores

10. Conclusión

Esta unidad desarrolla un entendimiento profundo de los tipos de movimiento en línea recta, su descripción matemática, la interpretación gráfica y su relación con las fuerzas. Proporciona herramientas clave para analizar fenómenos físicos cotidianos y desarrollar pensamiento científico riguroso.

1. Propósito de la unidad

Explicar experimentalmente la acción de una fuerza neta sobre un objeto, su efecto sobre velocidad, dirección y deformación, aplicando las leyes de Newton para analizar situaciones reales y diagramas de cuerpo libre. :cite(turn0search10)

2. Conocimientos previos y vocabulario

• Fuerza (F): interacción que acelera o deforma un objeto; vectorial, medida en newton (1 N = 1 kg·m/s²). :cite(turn0search23)(turn0search20)
• Masay aceleración: relación F = m·a.
• Tipos de fuerza: contacto (fricción, tensión, normal) y a distancia (gravitacional, eléctrica, magnética). :cite(turn0search23)
• Sistema inercial: marco en que la primera ley de Newton se cumple. :cite(turn0search22)
• Diagrama de cuerpo libre: herramienta para representar fuerzas sobre un objeto. :cite(turn0search3)(turn0search15)

3. Leyes de Newton

• 1ª ley o inercia: un cuerpo mantiene su estado salvo fuerza neta. :cite(turn0search22)
• 2ª ley o fundamental: F = m·a. Una fuerza neta produce aceleración proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa. :cite(turn0search22)(turn0search20)
• 3ª ley o acción‑reacción: a cada fuerza ejercida corresponde una igual pero opuesta. :cite(turn0search22)

4. Diagrama de cuerpo libre

Representación de todas las fuerzas actuantes sobre un cuerpo:

• Identificar objeto, fuerzas (peso, normal, fricción, tensión).
• Representarlas con vectores y direcciones correctas.
• Sumarlas vectorialmente para obtener la fuerza neta en x e y.
• Aplicar F = m·a para analizar el movimiento.

5. Fuerza centrípeta

En movimiento circular, la aceleración es centrípeta (a = v²/r), por lo que se requiere una fuerza centrípeta dirigida hacia el centro:

Presente en cuerpos en órbita, vueltas de autos, objetos en cuerdas circulares. :cite(turn0search24)

6. Aplicaciones cotidianas

• Análisis de fricción en automóviles y frenado.
• Estudio de caída de objetos y gravedad.
• Ingeniería de puentes y estructuras (importancia de fuerzas normales y tensiones).
• Movimiento de satélites y órbitas (fuerza centrípeta gravitacional).

7. Habilidades científicas

• Realizar experimentos para medir fuerza y aceleración.
• Construir e interpretar diagramas de cuerpo libre.
• Analizar efectos de fuerzas sobre velocidad y posición.
• Resolver problemas con vectores y descomposición de fuerzas.

8. Conclusión

La fuerza es una causa fundamental del cambio de movimiento y forma de los objetos. Comprenderla, representarla y cuantificarla permite explicar y predecir fenómenos físicos cotidianos mediante las leyes de Newton y el uso de diagramas de cuerpo libre.

1. Propósito de la unidad

Analizar y aplicar las leyes de conservación de la energía mecánica y del momento lineal. Comprender trabajo, potencia, energía cinética y potencial (gravitatoria y elástica), así como momentum e impulso, en situaciones cotidianas y experimentales. :contentReference[oaicite:2]{index=2}

2. Conocimientos previos y vocabulario

• Sistema de referencia
• Movimiento, desplazamiento y velocidad
• Fuerza y leyes de Newton
• Ley de Hooke (resortes)

Palabras clave: trabajo mecánico, potencia, energía cinética EP, potencial gravitatoria y elástica, energía mecánica, momento lineal, impulso, choque elástico/inelástico. :contentReference[oaicite:3]{index=3}

3. Trabajo, potencia y energía mecánica

• Trabajo mecánico (W): W = F·d·cosθ. Realizado por fuerzas que desplazan objetos.
• Potencia (P): rapidez de realización de trabajo, P = W/t.
• Energía cinética (EK): EK = ½ m·v².
• Energía potencial gravitatoria (Epg): Epg = m·g·h.
• Energía potencial elástica (Epe): Epe = ½ k·x² (Hooke).
• Energía mecánica (Em): Em = EK + EP. Con fuerzas conservativas, Em inicial = Em final. :contentReference[oaicite:4]{index=4}

Cuando hay roce, parte de la energía mecánica se transforma en calor y no se conserva completamente. :contentReference[oaicite:5]{index=5}

4. Ley de conservación de la energía mecánica

En sistemas sin fuerzas no conservativas, Em permanece constante. Ejemplos: caída libre, resortes, montaña rusa.

• Caída libre: m·g·h = ½ m·v² → v = √(2gh).
• Resortes: carga y descarga sin pérdida en Epe ↔ EK.

Estas situaciones permiten modelar y predecir comportamiento real con herramientas algebraicas sencillas. :contentReference[oaicite:6]{index=6}

5. Cantidad de movimiento e impulso

• Momentum (p): p = m·v (vectorial). :contentReference[oaicite:7]{index=7}
• Impulso (J): J = Δp = F·Δt.
• Ley de conservación del momentum: para sistemas aislados, p total se mantiene. :contentReference[oaicite:8]{index=8}
• Colisiones elásticas: p y EK se conservan.
• Colisiones inelásticas: sólo se conserva p, no EK.

6. Aplicaciones y ejemplos

• Caída libre y lanzamientos verticales (cinemática energética).
• Diseño de sistemas de frenado y seguridad (trabajo de fricción y potencia).
• Colisiones: autos, deportes, análisis de impacto y daños.
• Montaña rusa como ejemplo pedagógico de transformación de energía.

7. Habilidades científicas

• Diseñar y ejecutar experimentos para medir trabajo, energía e impulso.
• Recolectar datos: masa, velocidad, distancia, tiempo.
• Analizar datos, construir gráficos y argumentar resultados.
• Aplicar leyes de conservación en sistemas reales y reconocer limitaciones.

8. Conclusión

Esta unidad profundiza en conceptos clave de la física, integrando las leyes de conservación de energía y momentum, con aplicaciones reales y experimentales. Permite desarrollar pensamiento científico riguroso y habilidades para interpretar fenómenos cotidianos y tecnológicos. :contentReference[oaicite:9]{index=9}

1. Propósito de la unidad

Comprender el origen, evolución y algunos hitos centrales del universo, así como los descubrimientos que cambiaron nuestra visión del cosmos y la Tierra como parte del espacio.

2. Origen y evolución del Universo

El modelo prevalente, el Big Bang, propone que hace unos 13 800 millones de años el universo comenzó a expandirse desde un estado muy denso y caliente. Posteriormente se formaron galaxias, estrellas, sistemas solares y, eventualmente, la vida en la Tierra.

3. Línea de tiempo del Universo y descubrimientos

• 310 a.C. – Aristarco de Samos propone un modelo heliocéntrico rudimentario.
• 1543 – Nicolás Copérnico publica “De revolutionibus…”, establece el Sol como centro del sistema solar.
• 1610 – Galileo observa lunas de Júpiter y apoya el heliocentrismo, es procesado.
• 1687 – Isaac Newton publica la Ley de Gravitación Universal, explicando órbitas planetarias.
• 1920–30 – Edwin Hubble confirma que nuestra galaxia es solo una entre miles de millones.
• 1961 – Yuri Gagarin se convierte en el primer ser humano en el espacio.
• 1969 – Neil Armstrong aluniza con la misión Apolo 11.
• 1998 – Descubrimiento de la expansión acelerada del universo (energía oscura).
• Década 2000 – Construcción de la Estación Espacial Internacional.
• 2020 – Andrea Ghez recibe el Nobel de Física por estudios de agujeros negros.
• 2020s – Misiones robóticas a Marte, exploración de exoplanetas y agujeros negros.
• Presente – Observaciones modernas confirman cientos de miles de millones de galaxias y perspectivas del futuro del universo.

4. Heliocentrismo y geocentrismo

El paso del modelo geocéntrico (Tierra como centro) al heliocéntrico (con el Sol en el centro) transformó nuestra comprensión del universo. El debate se resolvió gracias a las mediciones y observaciones telescópicas.

5. Primer hombre en la Luna

El 20 de julio de 1969 la misión Apolo 11 llevó a Neil Armstrong y Buzz Aldrin a la Luna, mientras Michael Collins permanecía en órbita. Este logro representó un gran hito científico, político y cultural.

6. Exploración espacial y telescopios

Desde sondas a Marte hasta telescopios espaciales (Hubble, James Webb), la humanidad amplió su mirada hacia el cosmos, con misiones que observan agujeros negros, exoplanetas y la expansión del universo.

7. Conclusión

Entender cómo se creó y evolucionó el universo —y cómo descubrimientos clave estructuraron nuestra visión del cosmos— enriquece nuestra comprensión científica y cultural, mostrando el lugar de la Tierra y la humanidad en un universo vasto y dinámico.