CLASE DE FISICA GRADO 10° DEL 1 DE AGOSTO DEL 2025 TEMA: MECANICA CLASICA

 

	ÁREA: FISICA	GRADO: 10°
	DOCENTE: ENAIDO MALDONADO POLO	CORREO: matematica. ceqa@gmail.com
	FECHA: DEL 1  DE AGOSTO DEL 2025	PERIODO: TERCER
	VALOR: RESPONSABILIDAD	FRASE:  "SOMOS CEQUEANISTAS FORMADOS EN VALOR, LLEVAMOS EN LA SANGRE RESPETO EDUCACION"

FECHA: DEL 1 DE AGOSTO DEL 2025

 GRADO: 10°

TEMA: MECANICA CLASICA

SUBTEMA: MECANICA CLASICA

LOGRO. Reconoce la mecánica clásica y plantea problemas del movimiento

ACTIVIDAD PREVIA: Exploro mis conocimientos. ¿Qué es la mecánica clásica?. lluvia de ideas

MECANICA CLASICA

Cuando estudiamos la física, descubrimos que entre sus múltiples ramas o campos de estudio se encuentra la mecánica clásica, que se encarga de investigar las leyes físicas y matemáticas que rigen el movimiento de los cuerpos y los sistemas de fuerzas. Su contracara es la mecánica cuántica.

¿Qué es la mecánica clásica?

La mecánica clásica es aquella que enfoca su análisis en los movimientos cuya velocidad es inferior a la que alcanza la luz, así como en las conductas macroscópicas que tienen los cuerpos móviles. La principal característica de la mecánica clásica es que interpreta al tiempo como un concepto invariante y que el universo en su totalidad es un ente reglado

La mecánica clásica se divide o, mejor dicho, está conformada por la mecánica vectorial, devenida de los trabajos de sir Isaac Newton y sus famosas Leyes, y por la mecánica analítica, mucho más abstracta y formulativa, que nace de las investigaciones de Gottfried Leibniz.

Historia de la mecánica clásica

El siglo XVII fue clave para las investigaciones matemáticas y físicas. A raíz de los estudios sobre los movimientos planetarios de Galileo, Kepler y Tycho Brahe, se llegó a la profundidad de análisis de Isaac Newton, que dio como resultado el descubrimiento de las leyes gravitacionales así como las otras tres leyes de la física que serían más tarde complementados y darían como resultado los trabajos de Albert Einstein para elaborar las teorías de la mecánica y física cuánticas. Este tipo de teorías han creado controversias ya que los estudiosos modernos se dividen entre los que excluyen a la cuántica del campo de la mecánica clásica y los que consideran que es su máxima expresión.

Por otro lado, el término “mecánica clásica” es acuñado recién en el siglo XX, ya que hasta entonces era nombrada como “mecánica newtoniana”, por ser derivada directa de los estudios físicos y los métodos matemáticos aplicados por Newton y por Leibniz.

Ramas principales de la mecánica clásica

La mecánica clásica, hemos dicho, está dividida o compuesta por la mecánica vectorial y la mecánica analítica. Pero también existen otras formulaciones que, pese a explicar un mismo fenómeno y arribar a la misma conclusión, utilizan diferentes métodos. Veámoslas en detalle.

Mecánica vectorial

La mecánica vectorial es aquella que se deriva directamente de las leyes newtonianas y que analiza los fenómenos físicos desde un punto de vista matemático a través de la aplicación del cálculo diferencial y el integral.

Esta mecánica se utiliza para estudiar objetos posibles de ser observados y que se mueven a velocidades inferiores a la de la luz. Originalmente, fue concebida para calcular los movimientos de partículas que se movieran en relación a un campo gravitatorio.

El método de la mecánica vectorial está formado por el análisis y la síntesis de fuerzas y momentos, más precisamente la fuerza y su acción medidas por el momentum o cantidad de movimiento.

Mecánica analítica

Cuando hablamos de mecánica analítica nos referimos a la acepción matemática del vocablo “analítico”, es decir, que se trata de una formulación abstracta, lo cual le permite alejarse de los sistemas de referencia para abarcar conceptos más amplios al analizar los movimientos. Los métodos de la mecánica analítica no se circunscriben a los de la mecánica vectorial, sino que se extienden a otras ramas de la física.

Los inicios de este tipo de mecánica se remontan a los trabajos de Leibniz donde se propone el uso de magnitudes escalares como son la energía cinética y el trabajo, en lugar de la fuerza y el momentum vectoriales de Newton, para resolver problemas mecánicos.

Clase de Física: Introducción a la Mecánica Clásica

 Objetivo de aprendizaje:

Comprender los conceptos básicos de la mecánica clásica: movimiento, fuerzas y leyes de Newton, y su aplicación en situaciones de la vida diaria.

 1. ¿Qué es la Mecánica Clásica?

La mecánica clásica es la rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos y las fuerzas que los afectan. Fue desarrollada principalmente por Isaac Newton en el siglo XVII.

Se divide en tres partes principales:

1. Cinemática: estudia cómo se mueven los objetos (sin importar por qué).

2. Dinámica: estudia por qué se mueven (las causas del movimiento).

3. Estática: estudia los cuerpos en equilibrio (sin moverse o en movimiento constante).

 2. Cinemática: Describiendo el movimiento

Conceptos clave:

• Posición: lugar donde se encuentra un objeto.

• Desplazamiento: cambio de posición.

• Velocidad (v): rapidez con la que cambia de posición.

  • Fórmula: v = d / t

• Aceleración (a): cambio de velocidad en el tiempo.

  • Fórmula: a = Δv / t

Ejemplo:
Si un carro recorre 100 metros en 5 segundos, ¿cuál es su velocidad?
v = 100 m / 5 s = 20 m/s

 3. Dinámica: ¿Por qué se mueven los cuerpos?

Las 3 Leyes de Newton:

1. Primera Ley (Inercia):
   Un objeto permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si no hay una fuerza externa actuando sobre él.

2. Segunda Ley (Fuerza = masa × aceleración):
   F = m × a
   La fuerza neta aplicada a un objeto es igual a su masa por su aceleración.

3. Tercera Ley (Acción y reacción):
   A toda acción le corresponde una reacción de igual magnitud y dirección opuesta.

Ejemplo:
Si empujas una caja de 10 kg con una fuerza de 30 N, ¿cuál será su aceleración?
a = F / m = 30 N / 10 kg = 3 m/s²

4. Estática: Cuando todo está en equilibrio

Un cuerpo está en equilibrio si:

• La suma de fuerzas es cero (no se mueve o se mueve a velocidad constante).

• La suma de momentos (giros) también es cero.

Ejemplo:
Una lámpara colgada del techo no se mueve: la fuerza de gravedad es igual a la fuerza de tensión del cable.

 Actividad práctica en clase:

Materiales: una pelota pequeña, una hoja de papel, un cronómetro.

Instrucciones:

1. Lanza la pelota hacia arriba y cronometra cuánto tarda en subir y bajar.

2. Estima la altura alcanzada con la fórmula:
   h = 1/2 × g × t²
   (Usa g ≈ 9.8 m/s²)

• ¿Qué fuerzas actúan sobre la pelota?

• ¿En qué momento su velocidad es cero?

EJERCICIOS PROPUESTOS:

Ejercicios resueltos de Cinemática 

 Ejercicio 1: Cálculo de velocidad

Enunciado:
Un ciclista recorre 240 metros en 30 segundos. ¿Cuál es su velocidad promedio?

Solución:

$$\text{F}\acute{\text{o}}\text{rmula:}v=\frac{d}{\mathrm{t<span\; face="-apple-system,\; BlinkMacSystemFont,\; "Segoe\; UI",\; Roboto,\; Oxygen-Sans,\; Ubuntu,\; Cantarell,\; "Helvetica\; Neue",\; sans-serif"></span>}}$$$$v=\frac{240\text{ m}}{30\text{ s}}=8\text{ m/s}$$

Respuesta: La velocidad del ciclista es 8 m/s.

 Ejercicio 2: Tiempo de recorrido

Enunciado:
Un automóvil viaja a una velocidad constante de 72 km/h. ¿Cuánto tiempo tarda en recorrer 36 km?

Conversión de unidades:

$$v=72\text{ km/h}=\frac{72\times 1000}{3600}=20\text{ m/s}$$$$d = 36\ \text{km} = 36,000\ \text{m}$$
$$\text{Fórmula:} \quad t = \frac{d}{v}$$ $$t = \frac{36,000\ \text{m}}{20\ \text{m/s}} = 1800\ \text{s} = 30\ \text{min}$$

Respuesta: Tarda 30 minutos en recorrer 36 km.

 Ejercicio 3: Aceleración

Enunciado:
Un auto parte del reposo y alcanza una velocidad de 25 m/s en 5 segundos. ¿Cuál es su aceleración?

Datos:

• Velocidad inicial $v_0 = 0$
  

• Velocidad final $v = 25\ \text{m/s}$
  

• Tiempo $t = 5\ \text{s}$
  

$$\text{Fórmula:} \quad a = \frac{v - v_0}{t}$$ $$a=\frac{25-0}{5}=5{\text{m/s}}^2$$

Respuesta: La aceleración es 5 m/s².

 Ejercicio 4: Distancia con aceleración

Enunciado:
Un objeto parte del reposo y acelera uniformemente a razón de 2 m/s² durante 6 segundos. ¿Qué distancia recorre?

Datos:

• $v_0 = 0$
  

• $a = 2\ \text{m/s}^2$
  

• $t = 6\ \text{s}$
  

$$\text{Fórmula:} \quad d = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2$$
$$d = 0 + \frac{1}{2} (2)(6)^2 = 1 \cdot 36 = 36\ \text{m}$$

Respuesta: Recorre 36 metros.

 Ejercicio 5: Caída libre

Enunciado:
Una piedra cae desde un puente. Si tarda 3 segundos en llegar al suelo, ¿qué altura tenía el puente?
(Ignora la resistencia del aire y usa $g = 9.8\ \text{m/s}^2$)

Datos:

• $v_0 = 0$
  

• $t = 3\ \text{s}$
  

• $g = 9.8\ \text{m/s}^2$
  

$$\text{Fórmula:} \quad h = \frac{1}{2} g t^2$$
$$h = \frac{1}{2} \cdot 9.8 \cdot (3)^2 = 4.9 \cdot 9 = 44.1\ \text{m}$$

Respuesta: El puente tiene una altura de 44.1 metros.

ACTIVIDAD EN CASA1:

• La mecánica clásica explica cómo y por qué se mueven los cuerpos.

• Las leyes de Newton son fundamentales para entender el movimiento.

• Podemos aplicar estos principios en cosas cotidianas: autos, deportes, caídas, etc.

ACTIVIDAD EN CASA:

DE ACUERDO A LOS CONCEPTOS DADOS HAZ UN ENSAYO

RESUELVE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS

Ejercicio 1: Velocidad promedio

Un atleta recorre una pista de 400 metros en 50 segundos.
Pregunta: ¿Cuál es su velocidad promedio?

Ejercicio 2: Tiempo de recorrido

Un autobús viaja a una velocidad constante de 60 km/h.
Pregunta: ¿Cuánto tiempo tarda en recorrer 90 km?

Ejercicio 3: Aceleración

Un automóvil parte del reposo y alcanza una velocidad de 36 m/s en 6 segundos.
Pregunta: ¿Cuál es su aceleración?

Ejercicio 4: Distancia recorrida con aceleración

Una motocicleta acelera desde el reposo con una aceleración de 3 m/s² durante 4 segundos.
Pregunta: ¿Qué distancia recorre en ese tiempo?

Ejercicio 5: Caída libre

Una pelota se deja caer desde un edificio sin velocidad inicial. Si tarda 2 segundos en llegar al suelo,
Pregunta: ¿Desde qué altura cayó la pelota?
(Usa $g = 9.8\ \text{m/s}^2$, ignora el aire)