SUBSECRETARIA DE EDUCACIÓN MEDIASUPERIOR
COLEGIO DE ESTUDIOS CIENTIFICOS Y TECNOLOGICOS DE BAJA CALIFORNIA
INSTRUMENTO DE SECUENCIA DIDÁCTICA
Institución : CECYTE
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Plantel: Altiplano
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Asignatura: FISICA I
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Semestre: 4
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Carrera: Administracion
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Profesor (es):
Ing. Rocio Gonzalez Candia
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Período de aplicación:
FEBRERO –JUNIO 2014
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Fecha :
Febrero 2014
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Módulo:
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Submódulo:
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Duración en horas 72 horas
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Propósito de la estrategia didáctica por asignatura o competencia profesional del módulo: Identifica la fuerza que se opone al movimiento de los cuerpos. Analiza las fuerzas que actúan sobre un cuerpo e impiden o facilitan el movimiento de éste sobre una superficie y resolver problemas de aplicación de fuerza de fricción.
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Tema integrador: Deportes
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Asignaturas, módulos y/o Submódulo con los que se relaciona : Matemáticas y Química
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Contenidos fácticos :
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Contenidos Fundamentales: Fuerza
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Conceptos Subsidiarios: Fricción.
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Contenidos Procedimentales: El alumno desarrolla sus actividades en forma individual, en equipo ó grupal; dependiendo de la actividad que vaya a realizar.
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Contenidos actitudinales: El alumno realiza sus actividades en forma responsable, atendiendo las indicaciones que se le presentan, participando activamente en la solución de ejercicios y mostrando respeto ante las aportaciones de sus compañeros.
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Contenidos en competencias profesionales:
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Competencias genéricas y atributos: 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información.
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Competencias disciplinarias: Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
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ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
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Apertura
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Actividades Anexo 1
1 Contesta individualmente las siguientes preguntas en tu cuaderno.
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Competencia(s)
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Producto(s) de aprendizaje
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Evaluación
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Genérica(s) y sus atributos
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Disciplinar(es)
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CUESTIONARIO
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CUESTIONARIO
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Desarrollo
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Actividades
2. Lee individualmente y subraya las ideas principales del tema.
3. Elabora individualmente un cuadro sinóptico que incluya la información más importante. Compara el cuadro sinóptico con tus compañeros y seleccionen el más completo.
4. Elabora grupalmente un formulario que incluya las expresiones matemáticas para calcular la fuerza de fricción, anota también los despejes y unidades a utilizar en la solución de problemas.
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Competencia
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Producto(s) de aprendizaje
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Evaluación
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Genérica(s) y sus atributos
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Disciplinar(es)
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RESUMEN
CUADRO SINOPTICO
FORMULARIO
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CARPETA DE EVIDENCIAS
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Cierre
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Actividades
5. Contesta individualmente las siguientes preguntas; posteriormente coméntalas con tus compañeros de grupo.
6. Escribe en el paréntesis de cada afirmación una F si es falsa o una V si es verdadera. El maestro solicitará la participación de los alumnos para comentar las respuestas.
7. Resuelve individualmente los siguientes problemas de acuerdo al procedimiento visto en clase, aclara dudas con tú maestro.
8. Intégrate en equipo y realiza la siguiente práctica de Laboratorio, anota tus observaciones y entrega un reporte de la práctica.
9. Intégrate en equipos y acude al Laboratorio de Informática a observar el siguiente video: Fricción, Ventajas y Desventajas - El Mundo de Beakman.
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Competencia(s)
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Producto(s) de aprendizaje
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Evaluación
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Genérica(s) y sus atributos
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Disciplinar(es)
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CUESTIONARIO
EJERCICIOS
PRACTICA
REPORTE
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EXAMEN Y CARPETA DE EVIDENCIAS
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RECURSOS
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Equipo
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Material
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Fuentes de información
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Dinamómetro 1N Dinamómetro 2N
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Taco de rozamiento, Superficie de madera, Varilla soporte con orificio 10 cm
Superficie de papel, Papel lija granulado #150 (aportación del alumno)
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Paul W. Zitzewitz, Robert F. NET, Mark Davids GLENCODE Physics, Principles And Problems, Macmillan/McGraw-Hill.
Evelia Aguilar, Arturo Plata Valenzuela, Antología De Física, SEP-DEGETI.
Héctor G. Rivas, Lucia Rosa. El Método Científico Aplicado A Las Ciencias Experimentales. TRILLAS.
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Paul E. Tippens. Física Básica. McGraww-Hill.
Pérez Montiel Héctor. Física General. Publicaciones Culturales.
FISICA I. Universidad Autónoma de Nuevo León.
FISICA I. Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Nuevo León.
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Páginas de Internet
http://www.fisicanet.com.ar/
http://www.fisicanet.com.ar/monografias/es_10_La_Fisica_y_las_Ciencias.php
http://www.almaden.ibm.com./vis/stm/corral.html
http://fisica.cdcc.sc.usp.br/olimpiadas/02/img/prova2-p10
www.datanalisisis.com2001
www.monografías.com.2000
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VALIDACIÓN
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Elabora:
Ing. Rocio Gonzalez Candia
 Profesor(es)
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Recibe:
Ing. Jesus Osuna Aguirre
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Avala:
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ANEXO 1
Actividad 1. Contesta individualmente las siguientes preguntas en tu cuaderno.
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1. ¿A qué se debe que podamos caminar?
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2. ¿A qué se debe que un automóvil se detenga cuando se aplican los frenos?
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3. Observa las imágenes y contesta lo que se te pide:
¿Qué deporte practican? ¿En qué tipo de superficie patinan? ¿Cuál es el material que se utiliza en la fabricación de los patines? ¿En cuál superficie es más fácil patinar? ¿Por qué? ¿Cuál es la relación entre los patines y la superficie en la cual se patina?
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4. Si deseamos mover un objeto muy pesado, ¿cómo lograríamos mover fácilmente a dicho objeto?
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5. ¿Sabes que nombre recibe la fuerza que se opone al movimiento o al deslizamiento de un objeto sobre otro?
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6. Define con tus palabras el concepto de fricción.
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7. ¿De qué manera la fuerza de fricción beneficia a los seres humanos?
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8. ¿De qué manera la fuerza de fricción no es útil a los seres humanos?
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El maestro moderará las aportaciones del grupo y ubicará correctamente los puntos discutidos.
Actividad 2. Lee individualmente y subraya las ideas principales del tema.
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Fricción o Rozamiento.
L
2.29. Al deslizar una caja sobre el piso existe una fuerza que se opone al movimiento, tal fuerza se llama fricción o rozamiento.
as fuerzas de fricción o rozamiento están presentes en una gran cantidad de actividades de la vida cotidiana. Por ejemplo, cuando intentamos deslizar una caja sobre el piso aparece una fuerza entre éste y la caja que se opone a dicho movimiento; la fuerza que se opone al deslizamiento de la caja recibe el nombre de fuerza de fricción o rozamiento. También podemos mencionar que sin la presencia de esta fuerza no podríamos ni caminar, ya que la fuerza de fricción es la fuerza que nos impulsa cuando intentamos deslizar los pies sobre el piso.
La fuerza de fricción…
Se presenta entre dos medios que están en contacto.
Es una fuerza que se opone al deslizamiento de un objeto sobre otro.
Es una fuerza tangencial, paralela a las superficies que están en contacto.
Actúa siempre en sentido opuesto al movimiento o a la fuerza que intenta producir el movimiento.
Es independiente del área de contacto de los dos cuerpos o medios en contacto.
Es proporcional al peso.
Es independiente a la rapidez del deslizamiento entre los cuerpos.
Fricción Estática y Fricción Dinámica.
Existen diferentes tipos de fuerza de fricción:
Fricción estática, es la reacción que presenta un cuerpo en reposo oponiéndose a su deslizamiento sobre otra superficie.
La fricción estática es la que impide mover con facilidad una mesa pesada o un refrigerador. Éste tipo de fricción evita el movimiento entre superficies secas y limpias de sólidos en contacto. Para deslizar cualquier objeto sobre una superficie, antes debe vencerse a la fuerza de fricción estática.
Fricción dinámica, tiene un valor igual al que se requiere aplicar para que un cuerpo se deslice a velocidad constante sobre otro.
Esta fuerza aparece una vez que se ha vencido a la fricción estática y se ha iniciado el movimiento. La fricción dinámica es menor que la fricción estática por que se requiere menos esfuerzo para seguir deslizando un objeto que para empezar a moverlo.
Fricción por rodamiento, esta fuerza se presenta cuando un cuerpo cilíndrico o una esfera se mueve a lo largo de una superficie plana o cuando dos cuerpos cilíndricos en contacto se mueven uno respecto al otro.
La fuerza de fricción por rodamiento es menor que la fuerza de fricción dinámica.
Coeficiente de fricción.
Al querer mover un bloque la Fuerza máxima aplicada es la que se necesita para poder lograr que el bloque empiece a moverse; pero de igual manera interviene otra fuerza que es llamada Normal, ésta es igual al Peso del bloque pero en sentido contrario; a la relación entre la Fuerza máxima de fricción y la Normal se le llama coeficiente de fricción (μ).
 
2.30. Fuerzas que actúan sobre un cuerpo
Para calcular el coeficiente de fricción se utiliza la siguiente fórmula:
Donde:
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Unidades
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μ= coeficiente de fricción
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sin unidades
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F= Fuerza máxima aplicada
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N
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N= Fuerza Normal
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N
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La facilidad o dificultad que presenten las superficies para que se deslice un cuerpo por ellas se mide en lo que llamamos coeficiente de fricción. A mayor coeficiente de fricción, mayor fuerza de fricción.
Comparando los coeficientes de fricción tenemos al coeficiente estático, μs, dinámico, μk, y de rodamiento, μr siendo el primero mayor los otros dos coeficientes.
μs > μk > μr
En la siguiente tabla se muestran los valores del coeficiente de fricción para diferentes materiales que pueden estar en contacto.
Coeficiente de fricción estático
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Material
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μ
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Acero sobre acero
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0.80
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Hule sobre concreto
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0.70
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Cuero sobre metales
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0.56
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Metal sobre roble
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0.55
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Hule sobre roble
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0.46
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Madera sobre madera
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0.40
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Pino sobre pino
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0.35
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Hierro sobre concreto
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0.30
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Roble sobre roble
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0.25
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Metal sobre olmo
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0.20
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Superficie engrasadas
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0.05
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En la tabla observamos que para superficies rugosas el coeficiente de fricción es mayor en comparación de las superficies lisas que tienen un valor menor y para el caso de superficies engrasadas éstas tiene el valor más bajo ya que facilitan el deslizamiento de un objeto sobre otro.
Ejemplos:
Para lograr que una viga de madera de 490 N comience a deslizarse sobre una superficie de cemento, se aplica una fuerza de 392 N, calcula el coeficiente de fricción entre la madera y el cemento.
Datos
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Fórmula
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Sustitución
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Resultado
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P= N= 490 N
F= 392 N
m= ?
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μ = 0.8
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Para que un bloque de madera de 60 N iniciara su desplazamiento con una velocidad constante sobre una mesa de madera se aplicó una fuerza de 21 N. Calcular el coeficiente de fricción entre las dos superficies.
Datos
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Fórmula
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Sustitución
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Resultado
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P= N= 60 N
F= 21 N
m= ?
|
|
|
μ = 0.35
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Calcular la fuerza que se necesita aplicar a un cuerpo de 500 N para deslizarlo horizontalmente con una velocidad constante sobre una superficie, el coeficiente de fricción es de 0.4.
Datos
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Fórmula
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Sustitución
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Resultado
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F= ?
P= 500 N
m= 0.4
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F = 200 N
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Ventajas y desventajas de la fricción.
Los efectos de la fricción resultan benéficos en algunas actividades y en otras causan problemas. Por ejemplo, nos permite caminar con facilidad, así como el desplazamiento de un automóvil; sin embargo, si cambian las condiciones entre las dos superficies puede resultar peligroso, como sucede cuando pisamos aceite o cuando llueve y el pavimento está mojado, pues las llantas resbalan y esto ocasiona accidentes. En otras ocasiones es necesario reducir la fricción entre las superficies.
E n el diseño y construcción de un automóvil siempre se trata de reducir al mínimo la fricción entre sus partes móviles; por ejemplo, en los pistones, en los ejes de las ruedas, etc. De hecho sabemos que el motor requiere cierta cantidad de aceite para su funcionamiento.
¿Cuál es la función del aceite? Reducir la fricción en sus partes móviles internas.
¿Cuál es la causa del calentamiento de los motores? Nuevamente es la fricción.
La fricción propicia que una parte de la energía mecánica se convierta en calor y no se utilice totalmente para el fin que fue creado el motor. En los motores de combustión, para tratar de reducir la fricción de las partes en movimiento, se usa grasa, así como mecanismos como cojinetes, chumaceras de rodillos y baleros en los ejes de las ruedas.
A veces es necesario reducir la fricción y en otras aumentarla, por ejemplo: en el sistema de frenos de un automóvil la fricción debe ser máxima para lograr con eficiencia detenerlo cuando se requiera.
Por otra parte, a causa de la fricción mucha de la energía mecánica necesaria para mover objetos y máquinas se transforma en calor y pierde su utilidad, por ésta razón los ingenieros procuran evitar el rozamiento en las máquinas por medio de lubricantes, como el aceite.
Actividad 3. Elabora individualmente un cuadro sinóptico que incluya la información más importante. Compara el cuadro sinóptico con tus compañeros y seleccionen el más completo.
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Actividad 4. Elabora grupalmente un formulario que incluya las expresiones matemáticas para calcular la fuerza de fricción anota también los despejes y unidades a utilizar en la solución de problemas.
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Actividad 5. Contesta individualmente las siguientes preguntas; posteriormente coméntalas con tus compañeros de grupo.
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1) Nombre con el cual se conoce a la fuerza que se opone al movimiento de dos superficies que están en contacto.
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2) ¿Cuál es el nombre de la fuerza que tiene igual magnitud que el peso de un objeto, pero que está en sentido contrario (hacia arriba)?
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3) Es la reacción que presenta un cuerpo en reposo oponiéndose a su deslizamiento sobre otra superficie.
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4) Tiene un valor igual al que se requiere aplicar para que un cuerpo se deslice a velocidad constante sobre otro.
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5) A la relación entre fuerza máxima de fricción y la Normal se le llama
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6) Dada una superficie lisa, rasposa y otra engrasada. ¿Cuál de ellas tiene un valor menor de fricción?¿Cuál de ellas tiene un valor mayor de fricción?
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Actividad 6. Escribe en el paréntesis de cada afirmación una F si es falsa o una V si es verdadera. El maestro solicitará la participación de los alumnos para comentar las respuestas.
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1.
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( )
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La fuerza de fricción estática es la fuerza que hay que vencer para que dos superficies en contacto empiecen a resbalar una sobre otra.
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2.
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( )
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La fuerza de fricción depende de la fuerza Normal que existe entre las superficies en contacto.
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3.
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( )
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La fuerza de fricción tiene la misma dirección que la fuerza que provoca el movimiento del cuerpo.
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4.
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( )
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Para una superficie dada, el coeficiente de fricción estático es menor que el dinámico.
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5.
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( )
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La fuerza de fricción es independiente de de la naturaleza de las superficies en contacto.
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6.
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( )
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La fuerza de fricción es directamente proporcional a la fuerza normal entre las superficies en contacto.
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7.
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( )
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La fuerza de fricción estática es mayor que la fuerza de fricción dinámica en dos superficies determinadas que están en contacto.
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8.
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( )
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Cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza horizontal y no se mueve, se debe a que la fuerza de fricción es mayor.
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9.
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( )
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Si un cuerpo viaja a una velocidad constante cuando se le aplica una fuerza horizontal, se debe a que la fuerza de fricción es igual en magnitud a dicha fuerza.
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10.
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( )
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Los coeficientes de fricción estático y dinámico son constantes características de los materiales que están en contacto.
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Actividad 7. Resuelve individualmente los siguientes problemas de acuerdo al procedimiento visto en clase aclara dudas con tú maestro.
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1) Un bloque de madera de 20 N es jalado con una fuerza de 12 N al tratar de deslizarlo sobre una superficie también de madera, ¿Cuál es el coeficiente de fricción entre las dos superficies?
Datos
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Fórmula
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Sustitución
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Resultado
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2) La fuerza de contacto entre un baúl y el piso en el cual se encuentra apoyado es de 600 N. Si la fuerza de fricción estática entre las superficies del baúl y el piso es de 100 N. ¿Cuál es el valor del coeficiente de fricción?
Datos
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Fórmula
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Sustitución
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Resultado
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3) Calcular la fuerza que se necesita aplicar a un cuerpo de 250 N de peso para deslizarlo horizontalmente con una velocidad constante, sobre una superficie. El coeficiente de fricción es de 0.4.
Datos
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Fórmula
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Sustitución
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Resultado
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4) Sobre un extremo de una mesa de madera, se encuentra un cubo que desea ser deslizado hacia el otro extremo, por lo cual se le aplica una fuerza de 76 N, el coeficiente de fricción es de 0.5, determina el peso que tiene el cubo.
Datos
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Fórmula
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Sustitución
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Resultado
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5) Se aplica una fuerza de 85 N a un cuerpo para deslizarlo a velocidad constante sobre una superficie horizontal. Si la masa del cuerpo es de 21.7 kg ¿Cuál es el coeficiente de fricción?
Datos
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Fórmula
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Sustitución
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Resultado
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Actividad 8. Intégrate en equipo y realiza la siguiente práctica de Laboratorio. Anota tus observaciones y entrega un reporte de la práctica.
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Práctica
¿Por qué los coches llevan ruedas?
Objetivo: Experimentar, utilizando un taco de rozamiento, como distintas superficies dan lugar a diferentes fuerzas de rozamiento.
Material:
Taco de rozamiento, Dinamómetro 1N, Dinamómetro 2N, Superficie de madera, Varilla soporte con orificio 10 cm
Superficie de papel, Papel lija granulado #150 (aportación del alumno)
Procedimiento:
Coloca el taco de rozamiento con la parte de madera sobre la superficie de la mesa y engánchale el dinamómetro 2 N.
a) Mide la fuerza F1 justo con la que empieza a moverse el taco y anota este valor en la Tabla 1.
b) Mide la fuerza F2 justo con la que el taco se mueve de manera uniforme y anota este valor en la Tabla 1.
c) Dale la vuelta al taco de rozamiento para que quede sobre su mesa su cara de goma y mide de nuevo la fuerza F1 y F2 anotando los valores en la Tabla 1.
Coloca debajo del taco de rozamiento (por la cara de goma) dos varillas soportes pequeñas, de 10 cm como rodillos. Engancha en el taco el dinamómetro de 1 N e intenta medir las fuerzas: F1 al iniciarse el movimiento y F2 durante el movimiento.
Presta atención al medir porque el recorrido sobre los rodillos no es largo. Anota los valores en la Tabla 1.
Pon sucesivamente papel, madera y papel de lija debajo de la cara de madera del taco de rozamiento. Engancha el dinamómetro de 2 N y mide cada vez las fuerzas F2 en movimiento uniforme.
a) Escribe los resultados en la Tabla 2.
b) Dale la vuelta al taco y ponlo sobre su cara de goma. Repite las mediciones de F2 sobre papel, madera y papel de lija.
c) Registra todos los valores en la Tabla 2.
Observaciones y resultados:
Tabla 1
Superficie de rozamiento
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Madera
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Goma
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Rodillos
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F1/N
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F2/N
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Tabla 2
Superficie de
rozamiento
Base
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Madera
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Goma
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Conclusiones:
1. En los valores de la Tabla 1, ¿encuentras diferencias entre las fuerzas F1 y F2?
2. ¿Puedes dar una explicación?
3. ¿Por qué se utilizan ruedas en los coches?
4. El hielo está muy deslizante ¿Qué hay que hacer para no patinar?
F-D-001.Rev.A
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