GUÍA-01-FISICA-GRADO-7-P1-2022

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GUÍA No: 1 ÁREA: Ciencias Naturales ASIGNATURA: Física 
PERIODO DE COBERTURA DESDE: 7 de Febrero/2022 HASTA: 4 de Marzo/2022 
FECHA DE RECEPCIÓN DEL ENTREGABLE: Según orientación del docente 
DOCENTE: Hérlis Arturo Noguera Náñez 
ESTUDIANTE: GRUPO: Séptimo- 
 
¿QUÉ VOY A APRENDER? 
Conceptos previos: Manejo básico de operaciones con los números fraccionarios, 
decimales y la potenciación. 
Objetivos: 
• Calcular la energía cinética de ciertos móviles usando eventos de la vida cotidiana. 
• Calcular la energía potencial gravitacional de pendiendo de su altura usando eventos 
de la vida cotidiana. 
• Calcular la energía potencial elástica usando eventos de la vida cotidiana. 
• Utilizar factores de conversión sencillos y unidades de energía como el Joule. 
 
Activación de conocimientos previos relacionados con operaciones básicas y factores de 
conversión: 
1. Realice las siguientes operaciones: 
a) 0.5mx0.5m b) 0.03Kmx0.03Km c) 4mx4m 
d) 30m/sx30m/s e)5cmx5cmx5cm 
 
2. Exprese en forma de potencia los productos del punto uno. 
3. Convierta los literales a, b, c y d del punto uno a cm. 
4. Convierta a metros el literal e del punto 1. 
4. Convierta a metros sobre segundo las siguientes velocidades: 
a) 3Km/h b) 1Km/h c) 90 Km/h d) 700 Km/h 
 
 
Introducción 
La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía en 
cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable 
con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En 
resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no se crea ni se 
destruye, solo se transforma, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma 
en energía térmica en un calefactor. 
Existen varias formas de energía como la energía química, el calor, la radiación 
 
 INSTITUCIÓN EDUCATIVA 
NUESTRA SEÑORA DEL PALMAR 
Código; FR 202 GA 
Versión: 001 
Emisión: 2020-08-6 
GUÍA DE APRENDIZAJE 
Actualización: 
 
https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_cient%C3%ADfica
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa
https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cerrado
https://es.wikipedia.org/wiki/Transductor
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmica
https://es.wikipedia.org/wiki/Calefactor
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa
https://es.wikipedia.org/wiki/Gradiente_electroqu%C3%ADmico
https://es.wikipedia.org/wiki/Calor
https://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica
electromagnética, la energía nuclear, las energías gravitacional, eléctrica, elástica, etc, todas 
ellas pueden ser agrupadas en dos tipos: la energía potencial y la energía cinética. 
La energía cinética puede ser entendida mejor con ejemplos que demuestren cómo esta se 
transforma de otros tipos de energía y a otros tipos de energía. Por ejemplo, un ciclista quiere 
usar la energía química que le proporcionó su comida para acelerar su bicicleta a una 
velocidad elegida. Su velocidad puede mantenerse sin mucho trabajo, excepto por la 
resistencia aerodinámica y la fricción mecánica. La energía química es convertida en una 
energía de movimiento, conocida como energía cinética, pero el proceso no es 
completamente eficiente ya que el ciclista también produce calor. 
La energía cinética en movimiento de la bicicleta y el ciclista pueden convertirse en otras 
formas. Por ejemplo, el ciclista puede encontrar una cuesta lo suficientemente alta para subir, 
así que debe llevar la bicicleta hasta la cima. La energía cinética hasta ahora usada se habrá 
convertido en energía potencial gravitatoria que puede liberarse lanzándose cuesta abajo por 
el otro lado de la colina. Alternativamente el ciclista puede conectar un dínamo a una de sus 
ruedas y así generar energía eléctrica en el descenso. La bicicleta podría estar viajando más 
despacio en el final de la colina porque mucha de esa energía ha sido desviada en 
hacer energía eléctrica. Otra posibilidad podría ser que el ciclista aplique sus frenos y en ese 
caso la energía cinética se estaría disipando a través de la fricción en energía calórica. 
El cálculo de la energía cinética se realiza de diferentes formas según se use la mecánica 
clásica, la mecánica relativista o la mecánica cuántica. El modo correcto de calcular la energía 
cinética de un sistema depende de su tamaño, y la velocidad de las partículas que lo forman. 
Así, si el objeto se mueve a una velocidad mucho más baja que la velocidad de la luz, 
la mecánica clásica de Newton será suficiente para los cálculos; pero si la velocidad es 
cercana a la velocidad de la luz, la teoría de la relatividad empieza a mostrar diferencias 
significativas en el resultado y debería ser usada. Si el tamaño del objeto es más pequeño, es 
decir, de nivel subatómico, la mecánica cuántica es más apropiada. 
 
Energía Cinética 
La energía cinética se relaciona con todo lo que tenga movimiento, es decir todo objeto que 
tenga masa y lleve una velocidad diferente de cero estará dotado de energía cinética. La 
energía cinética se define: 𝐸𝑐 =
𝑚.𝑣2
2
=
1
2
. 𝑚. 𝑣2 
La unidad de medida en el sistema MKS (Metro (m), kilogramo (Kg) y segundo (s)) es el 
Joule, donde un joule de energía quiere decir, que una fuerza de un Newton puede desplazar 
un objeto un metro de distancia. En unidades se escribe así: 
1Joule =1New. 1m= 1Kg.m/s2.1m= 1Kg.m2/s2, 
Recordando de la guía 4 que un Newton de fuerza se escribe como: 
1N= 1kg.m/s2 
https://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_nuclear
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial
https://es.wikipedia.org/wiki/Bicicleta
https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclismo
https://es.wikipedia.org/wiki/Dinamo_(generador_el%C3%A9ctrico)
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica
https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cl%C3%A1sica
https://es.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton
https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica
 
Fuente:https://www.google.com/search?q=energ%C3%ADa+cin%C3%A9tica&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir&safe=active&ssui=on 
Figura 1. Objetos en movimiento dotados de energía cinética 
Ejemplo 1: Un vehículo de masa 3 Kg lleva una velocidad de 5 m/s. Calcular la energía 
cinética del objeto. 
Solución: 
Datos del vehículo 
m = 3 Kg v = 5 m/s 
Sustituyo los valores en la relación de la energía cinética 
𝐸𝑐 =
𝑚. 𝑣2
2
=
3 𝑘𝑔. (5𝑚/𝑠)2
2
=
75
2
𝑘𝑔. (
𝑚
𝑠
)
2
= 37.5𝐽 
La energía cinética del vehículo es de 37.5Joule. 
 
Ejemplo 2: Una bala de 3 g lleva una velocidad de 100 km/h. Calcular la energía cinética de 
la bala en joule. 
Solución: 
Datos de la situación 
m =3 g v =100 km/h 
Como las unidades de medida de la masa y la velocidad no están en el sistema MKS, hay que 
convertir primero la masa a kilogramos y la velocidad pasarla a metros sobre segundos. 
Conversión de la masa: 
𝑚 = 3𝑔.
1𝑘𝑔
1000𝑔
= 0.003𝐾𝑔 
Conversión de la velocidad: 
100
𝐾𝑚
ℎ
.
1000𝑚
1𝐾𝑚
.
1ℎ
3600𝑠
=
100000𝑚
3600𝑠
≈ 27.8
𝑚
𝑠
 
 
Ya habiendo convertido la masa y la velocidad en unidades de medida del sistema 
https://www.google.com/search?q=energ%C3%ADa+cin%C3%A9tica&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir&safe=active&ssui=on
internacional MKS calcularemos la energía cinética de la bala: 
 
𝐸𝑐 =
𝑚. 𝑣2
2
=
0.003𝑘𝑔. (27.8𝑚/𝑠)2
2
=
2.32
2
𝑘𝑔. (
𝑚
𝑠
)
2
= 1.16𝐽 
La energía cinética de la bala es de 1.16 Joule. 
 
 
 
Energía Potencial Gravitacional 
Energía potencial gravitatoria. Está vinculada con la altura a la que estén los objetos y la 
atracción de la gravedad sobre sus ellos. 
Considera que un objeto de masa m se levanta a una altura h contra la fuerza de gravedad 
como se muestraa continuación (ver figura 2a). El objeto se levanta verticalmente una altura 
h mediante una polea y una cuerda. En los cálculos que desarrollaremos en esta guía, 
supondremos que la aceleración de la gravedad es constante durante el recorrido de la altura 
h y siempre tomaremos un valor de g=10m/s2. La relación matemática correspondiente a la 
energía potencial Gravitacional es: 
𝐸 = 𝑚. 𝑔. ℎ 
Las unidades de medida de la energía potencial gravitacional en el sistema MKS es el Joule 
(J). 
 
Fuente:https://www.google.com/search?q=energ%C3%ADa+cin%C3%A9tica&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir&safe=active&ssui=on 
Figura 2. Objetos dotados de energía potencial gravitacional 
 
https://concepto.de/gravedad/
https://www.google.com/search?q=energ%C3%ADa+cin%C3%A9tica&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir&safe=active&ssui=on
Ejemplo 3: Si el objeto en la figura 2a ha subido 5m y tiene una masa de 50kg. ¿Cuál es la 
energía potencial gravitacional que le ha suministrado el señor a través de la cuerda y la 
polea? 
Solución: 
Datos 
M=50kg h= 5m g=10m/s2 
 Sustituyendo en: 
𝐸 = 𝑚. 𝑔. ℎ = 50 𝐾𝑔. 10 
𝑚
𝑠2
 .5 𝑚 = 2500 𝐽 
La energía potencial gravitacional que le ha suministrado el señor a través de la cuerda y la 
polea es de 2500 J. 
 
Ejemplo 4: Si la estudiante sube una pelota de 20kg al segundo nivel a una altura de 3m. 
¿Cuál es la energía potencial gravitacional que le ha suministrado la estudiante a la pelota? 
Solución: 
Datos de la situación 
M=20kg h= 3m g=10m/s2 
 Sustituyendo en: 
𝐸 = 𝑚. 𝑔. ℎ = 20 𝐾𝑔. 10 
𝑚
𝑠2
 .3 𝑚 = 600 𝐽 
 
Energía Potencial Elástica 
Tiene que ver con la tendencia de ciertos objetos a recuperar su forma original, una vez que 
han sido obligados por una fuerza externa (por ejemplo, los resortes, ver figura 3 y 4). En esta 
guía vamos a orientar los cálculos de la energía potencial elástica a los resortes, por lo tanto, 
la expresión matemática que utilizaremos es la siguiente: Puedes consultar este video de apoyo: 
https://www.youtube.com/watch?v=9LUOBLnJOKY 
 
 
Donde la energía potencial elástica la representaremos por la letra Epe, y está es directamente 
proporcional a una constante de elasticidad K, la cual es característica de cada resorte y 
https://www.youtube.com/watch?v=9LUOBLnJOKY
contiene la información del material atómico y molecular de la que está compuesto cada 
resorte. La variable X, recibe el nombre de elongación y representa la longitud que se estira o 
comprime el resorte desde su estado natural. Las unidades de medida de la energía potencial 
Elástica en el sistema MKS es el Joul (J). 
 
 
Fuente adaptada: 
https://www.google.com/search?q=imagen+de+la+fuerza+el%C3%A1stica&tbm=isch&source&safe=active&ssui=on 
 
Figura 4. Se muestra un resorte estirado (4a) y un resorte comprimido (4b). La variable 
X recibe el nombre de elongación del resorte, y representa la longitud que se estira el 
resorte o la longitud que se comprime el resorte. 
Es importante tener presente que las unidades de la constante elástica del resorte en el 
sistema MKS es el Newton sobre metro (N/m) y las unidades de la elongación es en metros 
(m). 
Ejemplo 5: Calcular la energía potencial elástica que le suministra el señor al bloque ligado al 
resorte de constante 100 N/m si el resorte se comprime 4 m (ver figura 5). 
 
Solución: 
Datos de la situación 
K= 100 N/m X= 4 m 
Sustituyendo la constante elástica K=100 N/m y la elongación del resorte X= 4 m en la 
expresión matemática de la energía elástica, obtenemos: 
https://www.google.com/search?q=imagen+de+la+fuerza+el%C3%A1stica&tbm=isch&source&safe=active&ssui=on
𝐸𝑝𝑒 =
𝑘. 𝑥2
2
= 
100
𝑁
𝑚 (4 𝑚)
2
2
=
100
𝑁
𝑚 . 16 𝑚
2
2
=
1600 𝑁. 𝑚
2
= 800𝐽 
La energía potencial elástica que le suministra el señor al resorte al comprimirlo es de 800 
Joule. 
 
Ejemplo 6: Calcular la energía potencial elástica de un bloque atado a un resorte de 
constante elástica 5 N/m que se ha estirado 6 cm Como lo muestra la figura 5. 
 
Solución: 
Datos de la situación 
K = 5 N/m X = 6 cm 
Como la elongación X se encuentra en unidades de centímetros (cm), hay que convertirlos a 
metros (m) 
𝑋 = 6𝑐𝑚 = 6𝑐𝑚.
1𝑚
100𝑐𝑚
=
6𝑚
100
= 0.06 𝑚. 
 
Sustituyendo la constante elástica K=5 N/m y la elongación del resorte X= 0.06m en la 
expresión matemática de la energía elástica, obtenemos: 
 
𝐸𝑝𝑒 =
𝑘. 𝑥2
2
= 
5
𝑁
𝑚 (0.06𝑚)
2
2
=
5
𝑁
𝑚 . 0,0036 𝑚
2
2
=
0.018𝑁. 𝑚
2
= 0.009𝐽 
 
La energía potencial elástica que posee el bloque unido al resorte es de nueve 
milésimas de Joule (0.009 J). 
 
PRACTICO LO QUE APRENDI: Tareas para consolidar los conocimientos y habilidades. 
1. Si el objeto en la figura 2a ha subido 10 m y tiene una masa de 25kg. ¿Cuál es la 
energía potencial gravitacional que le ha suministrado el señor a través de la cuerda y 
la polea? 
 
2. Calcular la energía potencial elástica que le suministra el señor al bloque ligado al 
resorte de constante 100 N/m si el resorte se comprime 200 cm (ver figura 5). 
 
¿CÓMO SÉ QUE APRENDÍ? Para las estudiantes que no tienen conectividad deben entregar las 
guías desarrolladas en la portería. Deben entregarlas dentro de un sobre de manila cerrado, 
indicando los datos completos del estudiante y grado de quien lo envía. A demás debe llevar 
los datos del destinatario (docente) que le corresponde la asignatura del entregable. Para las 
niñas que tienen conectividad se suben al Classroom. Entregable. 
Actividad 2 
1.De acuerdo a los datos de la figura, calcule la energía cinética de cada uno de los móviles. 
Realice las conversiones de unidades donde sea necesario. Presente los resultados 
energéticos en Joule (J). Realice los cálculos en su cuaderno. 
 
2. En la siguiente figura se evidencia la transformación de la energía. Explique con sus 
propias palabras que tipo de energías están involucradas en este evento. Escriba en su 
cuaderno. 
 
3. Experimento: Estudia el siguiente video y consigue los elementos que aparecen en el 
video y trae los implementos a clase cuando el docente lo indique. 
https://www.youtube.com/watch?v=IvtK9RHkpZ8 
Autoevaluación: ¿QUÉ APRENDÍ? . Responde en tu cuaderno. 1. Explica, ¿cuál es nuestra mayor 
fuente de energía? 2. ¿Por qué crees que se dice: “que la energía no se crea ni se destruye, 
sino que se transforma” ?3. ¿Qué transformaciones de energía observó en el experimento del 
carrito?