Guía
de trabajo autónomo
Tema:
Trabajo y energía
El trabajo autónomo es la capacidad de realizar tareas por nosotros
mismos, sin necesidad de que nuestros/as docentes estén presentes.
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Centro
Educativo: Liceo El Roble
Asignatura: Física
Educador/a:
Yendry Hidalgo Solís
Nivel:
Undécimo
Semana 1 y 2
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- Me preparo para hacer la guía
Pautas que debo
verificar antes de iniciar mi
trabajo.
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Materiales
o recursos que voy a necesitar
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El educador/a
sugiere:
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Materiales
generales: cuaderno, borrador, lápiz, calculadora, unidad sobre: Trabajo y energía
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Recursos guía de
trabajo, si es posible el uso del celular o computadora con acceso a internet
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Condiciones
que debe tener el lugar donde voy a trabajar
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Trabajar
en una mesa o escritorio, buscar un espacio lejos de posibles distractores.
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Tiempo
en que se espera que realice la guía
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3 horas (1 hora y 30
minutos por semana)
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- Voy a recordar lo aprendido en
clase.
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Indicaciones
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Leer la unidad adjunto, Trabajo y energía,
para su mejor comprensión observe la presentación del tema; adjunta también..
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Actividad
No
olvides que tu mejor recurso es la unidad adjunta sobre Trabajo y energía.
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Lea la información presente en el folleto.
TRABAJO
Y ENERGÍA
Trabajo: es producido por la fuerza aplicada
a lo largo de la trayectoria por la que se mueve el objetivo, si el objeto no se mueve no existe
trabajo. Su unidad de medida según el SI es Joule (J).
Para calcular el trabajo se multiplica la fuerza por la distancia que
se movió el objeto.
Cuando la fuerza aplicada no está en
la misma dirección que el desplazamiento, ya sea horizontal o vertical, se
multiplica la fuerza por el coseno del ángulo de elevación de la fuerza.
Cuanto se lleva una maleta suspendida en la mano, el
trabajo es igual a cero, porque la dirección de la fuerza y la de la
distancia son perpendiculares, como lo muestra la imagen.
Potencia: trabajo
realizado por unidad de tiempo. La
unidad de medida según el SI es el watt (W).
¿Qué
trabajo puede realizar un motor de automóvil de 52kW en 5 min (300s)?. R/1,56x107J
Energía: capacidad
para producir un trabajo. Unidad de
medida es Joule (J).
1
Energía
Potencial (Ep):
todo objeto lo posee, en virtud de su masa y su posición con respeto a su
nivel de referencia.
2
Energía
Cinética (Ec):
energía que posee un cuerpo en movimiento.
3
Energía
mecánica (EM): es
la suma de las energías cinética y potencial de un cuerpo, o de un sistema de
cuerpos.
TIPOS DE ENERGÍA
–
Energía
Térmica o calórica:
este tipo de energía es la que se trasfiere de los objetos más calientes a
los más fríos. Calentar un objeto implica entregarle energía y enfriarlo
significa quitársela.
–
Energía
Radiante: todos los
objetos emiten este tipo de energía y depende de su temperatura. En el caso de los que tienen luz propia,
como el Sol, los bombillos o las velas, envían energía con sus radiaciones al
medio que los rodea. Existen varios
tipos de radiaciones, las radiaciones ionizantes como los rayos ultravioleta,
y las no ionizantes como las microondas de los hornos y las ondas de
radio. La luz es el único tipo de
radiación visible al ojo humano.
–
Energía
Química: este tipo
de energía esta almacenada en los
enlaces que unen entre sí a los átomos que forman las moléculas de las
sustancias. Al romperse estas uniones,
se libera energía. Puesto que las
fuerzas que mantienen unidos los átomos entre sí, son de índole
electromagnética, puede decirse que la energía química es, en realidad, una
forma de energía electromagnética.
–
Energía
eléctrica: ésta
forma de energía se origina en las fuerzas electromagnéticas de atracción y
de repulsión que existen entre los cuerpos con cargas eléctricas.
–
Energía
elástica: un
resorte, un arco, una cinta elástica o una liga son capaces de almacenar este
tipo de energía al ser estirados o comprimidos, debido a que se fuerza a sus
moléculas a separarse o acercarse.
Observe
el caso de un resorte al cual se le coloca un cuerpo con masa m, que lo hace
estirarse hasta x distancia efectuando trabajo en contra de la
fuerza recuperadora del resorte. La
velocidad con que se estira es constante por lo que no existe energía
cinética. Su energía es la energía potencial del resorte.
– Energía nuclear
Fisión nuclear:se da cuando un núcleo pesado (átomo con muchos p+
y n0) se divide en dos núcleos más ligeros, desprendiendo gran
cantidad de energía.
Ejemplo
de ello es la fisión natural del Uranio
Esta
fisión permite lo que llaman, REACCION EN CADENA, en la cual la reacción
desprende tres neutrones que continuaran con la actividad.
Fusión
nuclear: formación de un nuevo átomo de mayor masa,
al forzar dos núcleos ligeros a combinarse.
Para que esto se dé, debe de haber presencia de temperaturas muy
elevadas. El ejemplo más importante de
este tipo de energía es el SOL (T= 15 millones de C)
En la
reacción se da un desprendimiento de dos partículas denominadas positrones
(Se). La energía liberada es enorme
por la conversión de masa en E.
E = mc2 m es la masa que se pierde (m=6,9
x 10-6) y c la velocidad de la luz (c= 3 x 108)
E =
(6,9 x 10-6)( 3 x 108) = 6,21 x 1011J
E = 621 000 000 kJ
Compare la
energía generada por la Fusión nuclear en el Sol; con la energía cinética que
produce un vehículo de 1200kg que un
viaja a 120 km/h (33,3 m/s).
EC
= ½mv2 = 665 333J
Ec = 665,33 kJ
FUENTES DE ENERGÍA
Se denominan fuentes de energía o
recursos energéticos todos aquellos
componentes de la naturaleza a partir de los cuales es posible obtener
energía utilizable por el ser humano.
Casi todas las fuentes de energía proceden en última instancia del
SOL.
Esta
se clasifican dependiendo de la disponibilidad del recurso, si se agota con
respecto al tiempo o si son prácticamente inagotables, por lo que se
distinguen dos tipos:
M
Energías
renovables: son
aquella que existen en cantidades prácticamente ilimitadas y por lo tanto, es
difícil que se agoten por mucho que se realicen, como por ejemplo la energía
solar, hidráulica, la eólica y la maremotriz.
M
Energías
no renovables: Son
aquellas que existen en cantidades limitadas en la naturaleza, de manera que
se agotan en la medida que se utilizan.
Ejemplo: gas natural, petróleo,
carbón y nuclear.
Las fuentes de energía también se
clasifican según la incidencia que tengan en la economía de un país en un
momento determinado.
M
Fuentes
de energía convencionales: las que tienen gran incidencia en el consumo económico de los países
industrializados. Ejemplo: combustibles
fósiles, carbón, gas natural e
hidráulica.
M
Fuentes
de energía no convencionales o energía alternativa: son las que se encuentran en fase de
estudio con el propósito de sustituir o reforzar en un futuro a las fuentes
de energía convencionales.
Las
energías alternativas:
T
Energía
solar: energía
proveniente del SOL, la cual es capturada por medio de celdas fotovoltaicas
las cuales la transforman en energía eléctrica.
T
Energía
Eólica: aprovecha
el aire en movimiento (viento) para poner a funcionar las centrales eólicas,
constituidas por varias hélices que al girar generan electricidad con ayuda
de generadores.
T
Energía
Maremotriz: Las
mareas producen energía que se transforma en electricidad en las centrales
maremotrices.
T
Energía
Geotérmica: En el
subsuelo de las regiones volcánicas hay grandes bolsas de vapor de agua a
elevada temperatura, este vapor pone a funcionar grandes turbinas que
generaran corriente eléctrica.
T
Energía
de la Biomasa:
Descomposición de los residuos orgánicos para obtener compuesto altamente
energéticos, como por ejemplo del estiércol obtener gas y del heno alcohol.
Principio
de la Conservación de la Energía Mecánica
Enunciado:
“La energía no se crea ni se destruye solo
se transforma. En cualquier sistema
puede transformarse y/o transferirse, pero el balance total de energía del
sistema permanece constante”.
Por
lo que se puede representar lo anterior con la siguiente expresión, la energía mecánica al inicio (EMantes) debe ser igual a la energía
mecánica al final (EMdespués):
Recuerde
que la energía mecánica es la suma de la energía Cinética y Potencial.
EMantes
= EMdespués
Ecantes + Epantes
= Ecdespués + Epdespués
Para
comprobar esta ley realizaremos el siguiente ejemplo: una pipa de 1kg es
soltada desde el barandal de un puente de 78,4m de altura, determine la
energía mecánica en las diferentes situaciones. Si la Ley es correcta la energía mecánica es constante (siempre será
el mismo dato), lo que indica que no varía en ningún momento.
La
ley la estudiaremos en tres situaciones que presentan movimiento:
1.
Cuando
un objeto cae en Caída Libre
2. Un objeto en un tobogán
3.
en
un péndulo
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Preguntas para
reflexionar y responder en el cuaderno
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¿Qué se entiende
por trabajo?
¿Si el cuerpo
no se mueve se realizó trabajo?
¿Qué
determina la potencia, la cantidad de trabajo a través del tiempo o la
cantidad de trabajo por energía?
¿Se requiere
de energía para realizar un trabajo, como mover una mesa?
¿Qué es la
energía?
¿Se requiere
de movimiento para que exista energía cinética?
¿Cuándo un
cuerpo está a nivel del suelo tiene energía potencial?
¿Cuál es la
diferencia entre energía renovable y no renovable?
¿Por qué la
energía mecánica antes de que suceda algo, debe ser igual a la energía
mecánica después del efecto?
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3. Voy
a recordar lo aprendido en clase.
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Indicaciones
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·
De acuerdo al
tiempo que disponga al día para realizar los trabajos autónomos de las demás
asignaturas, le solicito comprometerse en la realización de los siguientes
ejercicios, para ello distribuya los mismos a lo largo de la semana, para que
pueda realizarlos a su gusto y ritmo.
·
Realice la práctica
que se le brindan en esta guía de trabajo autónomo en su cuaderno de Física.
·
Recuerde indicar la
fecha y hora antes de iniciar la práctica.
·
Mantener el orden
solicitado.
·
Para consultas se
sugiere realizarlas en el horario comprendido de clases, con el fin de
mantener un orden de recibo y envío porque son varias asignaturas.
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4
Pongo en práctica lo
aprendido en clase
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Indicaciones
o preguntas para auto regularse y evaluarse
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Realizo la
práctica en el cuaderno.
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Práctica
Observe los siguientes dibujos, y
conteste las preguntas 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7.
I II III IV
1.
En
el dibujo #1, ¿en cuál de las dos posiciones la energía potencial es mayor?
2.
En
el dibujo #2, ¿en cuál de las posiciones la energía cinética es cero?
3.
En
el dibujo #2, ¿en cuál de las posiciones la energía cinética es diferente
de cero?
4.
En
el dibujo #3, ¿en cuál de las posiciones la energía cinética es diferente
de cero?
5.
En
el dibujo #3, ¿en cuál de las posiciones la energía potencial es diferente
de cero?
6.
En
el dibujo #4, ¿en cuál de las posiciones la energía cinética es diferente
de cero?
7.
¿Cuál
es la magnitud de la energía potencial en el dibujo #4?
8.
Si
un automóvil de 1300 kg se desplaza a
una velocidad de 32 m/s, ¿cuál es la magnitud de su energía cinética?
9.
Si
un estudiante de 55 kg, se encuentra inicialmente al nivel del mar, camina una
montaña de 120 m, ¿Cuál es el trabajo que realiza?
10. ¿Cuál es la magnitud del trabajo de un
automóvil cuya potencia es 4 x 105 W en 6s?
11. Un obrero sube un saco de 490 N de
peso desde el suelo hasta un camión, a una altura de 1,5 m. ¿Cuál es la magnitud del trabajo realizado
por el obrero?
12. Un obrero sostiene en su ladrillo de 2
kg de masa, mientras se desplaza horizontalmente 5m. Determine el trabajo.
13. Un hombre levanta en 2s una caja de
libros de 25 kg de masa, desde un piso hasta un mostrador de 1,5 m de
alto. ¿Qué potencia desarrolla el
hombre?
14. ¿Qué trabajo puede realizar un motor
de automóvil de 52 kW de potencia en 5 min?
15. Encuentre la energía cinética de una
patinadora de 60 kg que se mueve a 6m/s?
16. Una carga de ladrillos de 400 kg se
encuentra sobre un andamio a una altura de 30m. ¿Cuál es la energía potencial
de la carga?
17. Una fuerza horizontal de 10N se aplica
sobre un bloque colocado en una superficie horizontal y lo desplaza 5m. Determine el trabajo realizado.
18. Cuando un objeto es dejado caer desde
cierta altura su energía potencial con respecto al suelo es 196 J. Cuando ha descendido dos terceras partes de
su altura su energía cinética será, si se desprecia la fricción.
19. Un automóvil de 1500 kg, parte del
reposo, se desplaza horizontalmente y en línea recta con rapidez constante de
18 m/s; ¿Cuál es la magnitud el trabajo de la fuerza resultante sobre el
automóvil.
20. Si un señor sostiene con su mano, a
una altura fija de 1,11m del suelo, durante 15s, un maletín que pesa 5 N. Calcule la potencia del señor?
21. Desde lo alto de un tobogán a 10 m del
nivel del suelo, una caja de 23 kg se encuentra en reposo, según muestra la
figura.
Si la
caja se desliza hacia abajo y se desprecia el rozamiento, ¿cuál es la rapidez
de la caja al pasar por el punto A?
22. Según el dibujo. ¿Cuál es la altura de la caja de 20kg?
23. Un objeto de 5kg está en reposo en la
posición A, y se desliza luego sin fricción según la figura. Determine el trabajo que realiza el objeto
basado en el Teorema Trabajo-Energía
ESTUDIANTE:
Con este instrumento usted
puede realizar un proceso de autorregulación y evaluación del trabajo
realizado:
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Con el trabajo autónomo voy a
aprender a aprender
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Reviso las acciones
realizadas durante la construcción
del trabajo.
Marco
una X encima de cada símbolo al responder las siguientes preguntas
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¿Leí las
indicaciones con detenimiento?
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¿Subrayé las
palabras que no conocía?
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¿Busqué en el
diccionario o consulté con un familiar el significado de las palabras que no conocía?
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¿Me
devolví a leer las indicaciones cuando no comprendí qué hacer?
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Con el trabajo autónomo voy a
aprender a aprender
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Valoro lo realizado al terminar por completo el trabajo.
Marca una X encima de cada
símbolo al responder las siguientes preguntas
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¿Leí
mi trabajo para saber si es comprensible lo escrito o realizado?
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¿Revisé mi
trabajo para asegurarme si todo lo solicitado fue realizado?
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¿Me
siento satisfecho con el trabajo que realicé?
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Explico
¿Cuál fue la parte favorita del trabajo?
¿Qué
puedo mejorar, la próxima vez que realice la guía de trabajo autónomo?
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