Etapa 1 Y 2 Fisica

ACTIVIDAD DIAGNOSTICA (ETAPA 1)

1.-En forma individual, responde las siguientes preguntas, según tu propio parecer y criterio. No es necesario que estudies nada antes de responder dichas preguntas.

Conocimientos

1.- ¿Cuál es el objeto de estudio de la física?

a) La relación entre las fuerzas y las masas

b) Los planetas y las estrellas

c) La materia, la energía y su relación con el espacio tiempo

d) La estructura de los seres vivos

2.- ¿Cuál fue la principal aportación de Newton a la física?

a) Postulo la Teoría Geocéntrica del Universo

b) Estableció las leyes de la mecánica

c) Formulo las leyes del movimiento planetario

d) Desarrollo la teoría atómica

3.- De las siguientes opciones, selecciona la que presente tres ramas de la física clásica:

a) Cinemática, Dinámica y Estática

b) Nuclear, Atómica y Cuántica

c) Cromatografía, Espectroscopia y Colorimetría

d) Mecánica, Termodinámica y Óptica

4.- ¿Para qué se utilizan los sistemas de unidades?

a) Para medir errores

b) Para efectuar conversiones de unidades

c) Para uniformar los procesos de medición

d) Para realizar transacciones de unidades

5.- ¿En qué consiste la medición?

a) Saber cuánto miden las cosas

b) Comparar una cosa con otra

c) Determinar la magnitud física con dispositivos adecuados

d) Saber usar instrumentos de medición

Habilidades

6.- Tres personas miden: 1.85 m, 174 cm y 16.9 dm. ¿Cuál es la altura promedio de las tres expresada en metros?

a) 1.86

b) 5.84

c) 0.95

d) 1.76

7.- Calcula el volumen de un cilindro cuyo diámetro es de 20 cm y tiene una altura de 0.6 m.

a) 24,000 cm3

b) 18, 849.55 cm3

c) 1,200.47 cm3

d) 72,000 cm3

8.-El límite de velocidad en una zona escolar es de 30km/h. Si un motociclista se desplaza a 16 m/s ¿Está infringiendo el reglamento? ¿Por que?

a) No, ya que viaja exactamente en el límite de velocidad

b) Si, porque la rebasa por casi el doble de la velocidad permitida

c) No, pues viaja a la mitad de la velocidad permitida

d) Si, ya que viaja un poco más rápido de la velocidad permitida

9.- ¿A cuántos centímetros cuadrados equivale un metro cuadrado?

a) 100 cm2

b) 1000 cm2

c) 10 000 cm2

d) 100 000 cm2

10.- Realiza las siguientes conversiones

a) 3 Pulgadas a centímetros 7.62

b) 40 Segundos a minutos 0.4

c) 8 Litros a metros cúbicos .008

d) 75 Kilogramos a libras 165.35

ACTIVIDAD DE ADQUISICIÓN DEL CONOCIMIENTO (ETAPA 1)

Magnitudes del Sistema Internacional

En esta actividad conocerás el Sistema Internacional de Medidas (SI) (sistema métrico decimal) que tiene vigencia en la mayoría de los países, describiendo algunas de las magnitudes que lo conforman y las equivalencias con las que se trabajan.

Instrucciones

1. Después de haber escuchado la explicación del SI dada por tu profesor, de formar individual realiza una tabla de las magnitudes que conforman el Sistema Internacional, con su respectiva descripción, unidad de medición y equivalencias. Completa las siguientes tablas con la información que se te pide.

Unidad de medición: masa Unidad de medición

En el sistema mks:

Definición:

Escribe 5 múltiplos o submúltiplos del kilogramo como el siguiente ejemplo.

Nombre de la unidad Símbolo de la unidad Equivalencia desarrollada Equivalencia en notación científica

Gramo gr 0.001 kg 1x〖10〗^(-3)kg

miligramo mg 0.000001kg 1x〖10〗^(-6)kg

hectogramo hg 0.1kg 1x〖10〗^(-1)kg

decagramo dag 0.01kg 1x〖10〗^(-2)kg

decigramo dg 0.0001kg 1x〖10〗^(-4)kg

centigramo cg 0.00001kg 1x〖10〗^(-5)kg

Unidad de medición: longitud Unidad de medición

En el sistema mks:

Definición: En la vida práctica se utilizan diversos tipos de metros: de madera en forma de barra rígida, de madera plegable, de acero flexible, de cinta. Todos ellos tienen igual longitud que el metro patrón.

Escribe 5 múltiplos o submúltiplos del metro como el siguiente ejemplo.

Nombre de la unidad Símbolo de la unidad Equivalencia desarrollada Equivalencia en notación científica

Kilometro km 1000m 1x〖10〗^3m

milímetro mm 0.001m 1x〖10〗^(-3)m

centímetro cm 0.01m 1x〖10〗^(-2)m

hectómetro hm 100m 1x〖10〗^2m

decámetro dm 10m 1x10m

miriámetro mam 10000m 1x〖10〗^4

Unidad de medición: tiempo Unidad de medición

En el sistema mks:

Definición:

Escribe 5 múltiplos o submúltiplos del segundo como el siguiente ejemplo.

Nombre de la unidad Símbolo de la unidad Equivalencia desarrollada Equivalencia en notación científica

Hora Hr 3600seg 3.6x〖10〗^3seg

Minuto min 60 seg 6x10seg

Día 86,400seg 8.64x〖10〗^4seg

Semana 604,800seg 6.048x〖10〗^5seg

Mes 2,592,000seg 2.592x〖10〗^6seg

Año 31,536,000seg 3.1536x〖10〗^7seg

Unidad de medición: temperatura Unidad de medición

En el sistema mks:

Definición:

Escribe otros sistemas de medición de temperatura que se usan actualmente

Nombre

Símbolo Definición

Kelvin K

Corresponde a una fracción de 1/273,16 partes de la temperatura del punto triple del agua.

Grado Celsius C

0 se ubica 0,01 grados por debajo del punto triple del agua y su intensidad calórica equivale a la del kelvin.

Grado Fahrenheit F

La escala establece como las temperaturas de congelación y ebullición del agua, 32 °F y 212 °F, respectivamente. El método de definición es similar al utilizado para el grado Celsius (°C).

Magnitud

Definición de la magnitud Unidad de medición en SI

Superficie (área)

Es la magnitud que expresa la extensión de un cuerpo, en dos dimensiones: largo y ancho. metro cuadrado(m^2)

Volumen

Como la extensión en tres dimensiones de una región del espacio. Litro(L)

Fuerza

Vectorial que mide la Intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Newton(N)

Velocidad

Vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. metro por segundo(m/s)

Aceleración

Vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. metro por segundo cuadrado(〖m/s〗^2)

Trabajo

Una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. Trabajo (W)

Potencia

Es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Watt(W)

Campo electrónico Es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.

volt por metro(V/m)

ACTIVIDAD DE ORGANIZACIÓN Y JERARQUIZACIÓN (ETAPA 1)

Laboratorio de ejercicios

En la siguiente actividad vas a realizar una serie de ejercicios que te permitirán fortalecer las habilidades básicas necesarias para la resolución de problemas que impliquen diferentes Sistemas de unidades y/o equivalencias entre ellas.

1.- Encuentra la equivalencia que se te pide. Utiliza los 4 pasos del procedimiento de conversión tal y como se vio en el libro de texto. (Utiliza la notación científica para aquellos valores que sean muy grandes o muy pequeños.)

1) 56 cm a mm ---------- ------>R=560 mm

2) 2 días a horas --------------->R= 48 hrs

3) 5 pulgadas a cm ------------>R= 12.7 cm

4) 25 m a pie -------------------->R= 82.02 pies

5) 68 km/hr a m/s ------------->R= 18.88 m/s

6) 59 cm2 a m2 ---------------->R= .0059 m2

7) 560 gr a onza --------------->R= 19.712 oz

8) 30 litros a ml ---------------->R= 30,000 ml

9) 45 min a seg ---------------->R= 2,700 seg

10) 5 ton a kg ------------------>R= 5,000 kg

11) 30 m3 a cm3 -------------->R= 30´000,000 cm3

12) 30 m/s a Km/hr ----------> R= 108 km/hr

13) 5600 gr a ton ------------>R=.0056 ton

14) 6 días a seg ---------------> R= 518,400 seg

15) 45 cm2 a pulg2 ----------> R= 6.9705 pulg 2

16) 20 ton a kg ---------------->R= 20,000 kg

17) 560 onzas a litros --------> R= 16561.16 ml

18) 170 libras a kg ------------> R= 77.265 kg

19) 1200 gr a libras -----------> R= .44092 lb

20) 25 yardas a m ------------>R= 22.86 m

21) 30 m a pie ----------------->R= 98.424 pies

22) 8900 mm a m -------------> R= 8.9 m

23) 1200 seg a horas ---------> R= .3333 hrs

24) 5 m3 a pie3 ---------------->R= 176.5665 pies

25) 50 kg/m2 a gr/cm2-------> R= .5 gr/cm2

26) Una persona trabaja en una maquiladora y es capaz de colocar 6 botones en 40 segundos en una camisa, ¿Cuántos botones pegara en una jornada de trabajo de 8 horas?

R= 4320 botones

27) Expresa la cuarta parte de un metro en: mm, cm, km. (Usa la notación científica).

R= 250mm (2.5x 10 a la 2)

25 cm (2.5 x 10 a la 1)

.00025 km (2.5 x 10 a la -10)

28) Una alberca tiene las siguientes medidas: 30 m de largo, 6 m de ancho y 2 m de profundidad. Calcula la cantidad de agua en litros necesarios para llenar dicha alberca.

R= 360,000 L

29) Sofía fue al mercado y compró: 300 g de fresas, 2 kg de kiwi (producto importado). ¿Cuál es la masa total de la fruta comprada por Sofía? (Expresa la masa total en kilogramos y en gramos)

4.30718 Kg y 4307.18 gr

30) El escritorio de un salón de clases tiene las siguientes medidas: la mesa mide 1.5 m x 80 cm, la altura del mismo es de 90 cm. Calcula el volumen del escritorio en pulgadas cúbicas.

R= 659.059 pulg 3

31) El volumen de un grano de arena de cuarzo es de 2.51 x 10 a la menos 10 m3. Calcula la cantidad de granos de arena que cabe en un recipiente cuadrado de 1 cm de lado.

R= 3984.063745 granos

32) La masa de un grano de arena es de 6.66 x 10 a la menos 4 g. ¿Cuál es la masa en kilogramos de 60 millones de granos de arena?

R= 39.96 Kg

ACTIVIDAD DE APLICACIÓN (ETAPA 1)

Segunda parte de la actividad de aplicación

Instrucciones

1. Para esta actividad necesitaras algunos materiales básicos como: regla de medir, cinta métrica, cronometro, bascula.

2. En equipos de 4 o 5 personas, resuelve los siguientes ejercicios, tu profesor les dirá si los ejercicios los resuelven todos los equipos o reparte las actividades.

Ejercicio 1

A) Mide el largo y el ancho del salón de clases

L = √(A)

L = √(43.56)

L = 6.6 m

B) Calcula el área del salón

A=43.56 m2

C) Calcula el área de la portada de tu libro de texto de Física 1

A= 23 x 15

A= 345 cm

D) Si quisieras cubrir el are del salón de clases con portadas de libros de texto de Física ¿Cuántos libros necesitarías?

10000x43.56=435600

435600/345=1262.60

Necesitaría 1263 portadas

Ejercicio 2

A) Mide la altura de una pared de tu salón de clase.

5 metros

B) Mide el grueso del libro

5 cm

C) Si quisieras formar una columna con libros de física, unos sobre otros de lo alto de la pared, ¿Cuánto necesitarías?

100 cm = 1m

1 metro necesita 20 gruesos de un libro

Entonces multiplicamos 20 por 5

20x5= se necesitan 100 libros para formar la columna

Ejercicio 3

A) Mide el largo, ancho y altura del salón de clases

El salón es cuadrado y de acuerdo a las medidas tomadas

L=6.6 m

Ancho= 6.6 m

Altura= 6.6 m

B) Calcula el volumen de tu salón de clases

V= lado x ancho x altura

V= 287.496 m

C) Calcula el volumen del borrador del pizarrón

Volumen = largo * ancho * altura

Largo=20 cm

Ancho= 2 cm

Altura= 4 cm

V= 160cm

Si quisieras llenar el salón de borradores, sin que sobrara algún espacio ¿Cuántos cabrían?

287.496 m = 28749.6 cm

V de un borrador = 160

28749.6/160=179.685

Se necesitarían 180 borradores

Ejercicio 4

A) Calcula la masa del libro de texto y de un lápiz (puedes traer esta información de antemano, pesando el libro de texto y el lápiz en una tienda cercana a tu casa)

Lápiz: 4 gramos

Libro de texto: 138 gramos

B) Una persona promedio tiene una masa de 70 kg. ¿Cuántos libros de texto y cuantos lápices se necesitarían para igualar esta masa?

70 kg=70000 gramos

Libro de texto: 70000gr/138gr

Libro de texto: 507.24

Se ocuparían 508 libros

Lápiz: 70000/4

Lápiz: 17500 lápices

Se ocuparían 17500 lápices

Ejercicio 5

A) Colocando tu dedo pulgar derecho en tu muñeca izquierda, cuenta cuantas pulsaciones tienes en un minuto, utilizando un cronometro. Repite el procedimiento tres veces y saca el promedio

65 pulsaciones por minuto

67 pulsaciones por minuto

70 pulsaciones por minuto

Promedio= 65+67+70 / 3

Promedio= 67.33 pulsaciones por minuto

B) Con el dato obtenido de pulsaciones por minuto, determina cuantas pulsaciones tendrías en una hora, en un día y en un año

1 hora = 60 minutos

1 hora = 67.33 x 60

1 hora = 4038 pulsaciones por minuto

1 día = 24 horas

24 horas = 1440 minutos

1 día = 67.33 x 1440

1 día = 96955.2 pulsaciones por minuto

1 año = 518400 minutos

1 año = 67.33 x 518400

1 año = 34903872 pulsaciones por minuto

Ejercicio 6

A) Mide las 3 dimensiones de una sola hoja de tu libro de texto: largo, ancho y grueso (usa el vernier si es necesario)

Largo = 1189 mm

Ancho= 841 mm

Grueso= .0001 m

Explicación del grueso: toma un cuaderno de 100 hojas, si mides su espesor verás que en promedio es de 1 cm de lo que concluimos que cada hoja tiene un espesor de 1/100 cm o lo que es lo mismo, 10^ (-2) cm = 10^ (-4) m = .0001 m, es decir 1 diezmilésimo de metro.

B) Encuentra el volumen de una sola hoja del libro de texto

Volumen=Altura*Ancho*grosor

(1189 milímetros) x (841 milímetros) x (.0001 metros)

V= 99.99 mililitros

C) Multiplícalo por el número de hojas del libro y encuentra el volumen del libro (sin incluir las pastas)

99.99 mililitros x 1332 cm3= 133186.68

1 mililitro = 1 cm3

Volumen del libro = 133186.68 cm3

ACTIVIDAD INTEGRADORA (ETAPA 1)

Evaluación de habilidades desarrolladas

1. En equipos de 4 o 5 personas, según las instrucciones de su profesor, resuelvan el siguiente caso.

El gerente de ventas de una fábrica de tornillos recibió un pedido especial; el cliente desea que se fabriquen medio millón de tornillos cuyo paso sea de ⅛ de pulgadas, con una longitud de dos pulgadas. El supervisor de producción, consciente de que todos los productos solo se fabrican empleando el sistema internacional de unidades, indica el gerente de ventas que no cuenta con los aditamentos necesarios para fabricar el producto solicitado por lo que no es posible cumplir con el pedido. El gerente no desea perder el pedido y ordena a los operadores que se trabaje adaptando medidas solicitadas al sistema internacional. Una semana después de entregado el producto, el cliente lo devuelve a la empresa indicando que no cumplen con lo solicitado pues solo tiene 1.9 pulgadas de longitud y 0.11 pulgadas de paso.

Elaboren un reporte que indique lo siguiente:

a) ¿Qué valores (expresados en mm) tomaron los operarios como factores de conversión?

2.74mm 48.26m

b) ¿Qué equivalencias se debieron de usar?

1/8 pulg. Y 2 pulg. 3.175mm y 50.8mm.

c) ¿Cuál fue el error que se cometió en la elaboración del producto?

No hizo bien las conversiones.

d) ¿Cuáles eran las medidas que se debieron tomar para elaborar correctamente el producto?

3.175mm y 50.8mm

e) ¿Qué tipo de instrumentos se deben emplear para esas mediciones?

Vernier y micrómetro

f) ¿Cómo se debe solucionar el problema ya generado?

Haciendo bien los tornillos....

ACTIVIDAD DIAGNOSTICA (ETAPA 2)

Problematización

Con esta actividad, podrás retomar los conocimientos previos que tienes sobre los temas a tratar en esta unidad de aprendizaje.

1. De forma individual, responde las siguientes preguntas. No es necesario que estudies nada antes de responder dichas preguntas.

Anota las respuestas en tu cuaderno.

Conocimientos

1. ¿Qué es un vector?

a) una cantidad física sin unidades.

b) una cantidad física con unidades.

c) una cantidad física con magnitud y unidades.

d) una cantidad física con magnitud, dirección, sentido y unidades.

Respuesta: d)

2. Supón que te encuentras en tu casa viendo un preciso amanecer cuando el sol está saliendo al horizonte. Si te paras frente a la salida del sol, ¿dónde se encuentra el punto cardinal este?

a) precisamente frente a ti.

b) se encuentra a tus espaldas.

c) se encuentra hacia tu lado derecho.

d) se encuentra hacia tu lado izquierdo.

Respuesta: c)

3. ¿Cuál de las siguientes figuras es un triángulo rectángulo?

a)

b)

c)

d)

Respuesta: c)

4. ¿Cuál de los siguientes enunciados describe el Teorema de Pitágoras?

a) la suma de los catetos es igual a la hipotenusa.

b) la suma de todos los lados de un rectángulo es igual a uno.

c) la suma de los cuadrados de los catetos es igual al cuadrado de la hipotenusa.

d) la suma de los catetos es igual al cuadrado de la hipotenusa.

Respuesta: c)

5. ¿Qué función trigonométrica relaciona el cateto opuesto con la hipotenusa?

a) La función seno.

b) La función coseno.

c) La función tangente.

d) La función secante.

Respuesta: a)

6. ¿Cuáles son los catetos de un triángulo rectángulo?

a) Los lados que forman el menor ángulo del triángulo.

b) Los lados que forman el mayor ángulo del triángulo.

c) Los lados que forman el ángulo obtuso del triángulo.

d) Los lados que forman el ángulo recto del triángulo.

Respuesta: a)

7. ¿Con cuáles de las siguientes formulas se calcula la tangente de un ángulo?

a) Cateto opuesto

Cateto adyacente

b) Cateto adyacente

Cateto opuesto

c) Cateto opuesto

Hipotenusa

d) Hipotenusa

Cateto adyacente

Respuesta: a)

Habilidades

1. Juan sale de su casa y camina 10m al Este y después se regresa y camina 16m al Oeste. Teniendo en cuenta su casa como punto de referencia, ¿Dónde se encuentra Juan?

a) En su casa.

b) A 16m al Oeste de su casa.

c) A 6m al Este de su casa.

d) A 6m al Oeste de su casa.

Respuesta: d)

2. Dado el siguiente triangulo, calcula el ángulo a utilizando funciones trigonométricas y luego, con ese ángulo, determina el valor del ángulo restante.

50 70.7106

50 a= 53.78*

3. Dado el siguiente triangulo rectángulo calcula el valor de la hipotenusa y enseguida utiliza las funciones trigonométricas para calcular los ángulos agudos.

b= 53.304

10

6

8 a= 36.9691

ACTIVIDAD DE ADQUISICIÓN DEL CONOCIMIENTO (ETAPA 2)

Comparando vectores

En esta actividad podrás formarte una representación mental de concepto de vector.

1.- Analiza el siguiente cuadro.

G

K

A B

J

R M

C

D

O

S

P

E F

2.- Con la información de la figura 1, llena la tabla1. Compara el par de vectores que se te indican, colocando en cada columna la palabra: iguales o diferentes, según sea tu apreciación.

Tabla 1

Vectores Magnitud Dirección Sentido

A y B

Iguales Diferentes Diferentes

G y K

Diferentes Diferentes Diferentes

C y D

Iguales Diferentes Diferentes

E y F

Iguales Diferentes Diferentes

P y S

Iguales Iguales Iguales

R y G

Iguales Iguales Iguales

B y M

Iguales Iguales Iguales

O y P

Iguales Diferentes Diferentes

C y J

Iguales Diferentes

Diferentes

A y S

Iguales Diferentes

Diferentes

F y J

Diferentes Diferentes

Diferentes

3.- Calcula la magnitud y dirección de cada vector representado en la figura 1 y llena con esta información la tabla 2. Para calcular la magnitud, supondremos que cada cuadrito de la cuadrícula mide 15 unidades por lado, utiliza el Teorema de Pitágoras para ayudarte a calcular la magnitud de algunos de ellos.

Para calcular la dirección estima el ángulo de cada uno de ellos, tomando como referencia el eje positivo de las x, (aunque lo podrás hacer de manera precisa, aún sin la ayuda de un transportador).

Tabla 2

Vector Magnitud Dirección Vector Magnitud Dirección

A

84.85 225 J 21.21 5.74

B

84.85 135 K 63.63 1.97

C

21.21 30 L

D

21.21 5.74 M 84.85 180

E

21.21 5.74 O 42.42 2.93

F

21.21 5.74 P 63.63 343

G

-84.85 135 R 63.63 125

O

42.42 2.93 S 63.63 128

ACTIVIDAD DE ORGANIZACIÓN Y JERARQUIZACIÓN (ETAPA 2)

Laboratorio de ejercicios: descomposición de vectores

En la siguiente actividad vas a realizar una serie de ejercicios que te permitirán fortalecer las habilidades básicas necesarias para la resolución de problemas que impliquen descomponer diferentes vectores.

Encuentra las componentes horizontales (en el eje x) y verticales (eje y) de los siguientes vectores.

F= 70 N F = 100 N

25°

0°

Fx= 70 Fx= 90.6307

Fy= 0 Fy= 42.2618

90°

F= 300 N 150° F = 400 N

Fx= 0 Fx= -346.4101

Fy= 300 Fy= 200

F=150 N

180°

Fx= -150

Fy= 0 F = 200 N

200° Fx= -187.9385

Fy= -68.40402

F= 250 N

F = 700 N

Fx= 0

Fy= -250

270°

330°

Fx= 606.2177

Fy= -350

ACTIVIDAD DE APLICACIÓN (ETAPA 2)

Laboratorio de ejercicios: suma de vectores

Parte 1

En esta actividad pondrás en práctica la descomposición de vectores y la suma de ellos por el método analítico con el cual encontraras el vector resultante, que previamente te explico el profesor en clase.

1. Siguiendo las indicaciones de tu profesor, resuelve los siguientes problemas en tu libreta o donde se te indique.

a) De manera individual, realiza las siguientes sumas de vectores.

1. F_1=60N a 30° F_2=30N a 120°

FR=67.08

QR=56.56

2. F_1=100N a 50° F_2=135N a 140°

FR=158.61

QR=-76.52

3. F_1=75N a 49° F_2=58N a 139°

FR=94.8

QR=86.71

4. F_1=62N a 192° F_2=53N a 282°

FR=81.56N

QR=52.52°

5. F_1=43N a 65° F_2=87N a 155°

FR=92.25N

QR=50.92°

6. F_1=23N a 204° F_2=63N a 294°

FR=67.05N

QR=86.05°

Parte 2

b) En la siguiente representación de vectores, cada cuadro mide 20 unidades por lado. Realiza la suma de los vectores que se te indican en la tabla 2 utilizando el Teorema de Pitágoras cuando sea necesario.

G ̅

K ̅

A ̅

B ̅

J ̅

R ̅

M ̅

C ̅

D ̅

O ̅

S ̅

P ̅

E ̅ F ̅

Tabla 3

Vector resultante

Vectores Magnitud Dirección

A ̅ ̅ y B ̅ 113.13 Norte y Sur

(B ̅ y M ̅ ) ̅ 113.13 Norte

(K ̅ y G ̅ ) ̅ 100 Este y Oeste

E ̅y F ̅ ̅ 39.99 Noroeste y Sureste

(P ̅ y O ̅ ) ̅ 119.98 Noroeste

C ̅ y F ̅ ̅ 39.39 Noreste y Sureste

(G ̅,K ̅ y R ̅ ) ̅ Este y Oeste

S ̅,F ̅ y D ̅ ̅

Noroeste, Suroeste y Sureste

ACTIVIDAD INTEGRADORA (Etapa 2)

Evaluación de las habilidades desarrolladas

1.- En equipos de 4 o 5 personas, según las instrucciones de su profesor, investiguen lo siguiente:

a) ¿Cómo se orientan los aviones en el aire?

b) ¿Cómo se orientan los barcos en el mar?

c) ¿Cómo funciona el sistema GPS?

2.- En un documento de Word, de manera individual realiza un reporte de 2 cuartillas por pregunta en el que incluyas dibujos o cualquier representación grafica acerca del tema que estas investigando. Concluye con una reflexión personal de media cuartilla en donde plasmes los conocimientos adquiridos en esta etapa.

COMO SE ORIENTAN LOS AVIONES EN EL AIRE

Aún a pesar de las señales e indicaciones que hay en las carreteras todos nos hemos perdido alguna vez circulando en coche. Por eso puede parecer que perderse volando de un lugar a otro tiene que ser extremadamente sencillo, pues en el aire no hay señales que seguir. Pero no es del todo cierto que estas señales no existan.

Sí es cierto que en los primeros tiempos de la aviación los intrépidos pilotos de la época iban de un lugar a otro literalmente mirando por donde iban, buscando tal o cual ciudad, carretera o accidente geográfico que tenían que estar de camino, manteniendo el rumbo con la ayuda de la brújula. Era, por así decirlo, volar a ojo, y sigue siendo una habilidad básica para cualquier piloto, que comienza su formación aprendiendo a volar aplicando las reglas de vuelo visual, o VFR, por si acaso falla todo lo demás. Pero claro, con mal tiempo, o de noche, las cosas se complicaban, por lo que pronto apareció la figura del navegador, que dejaba al piloto libre para volar el avión mientras él iba calculando la posición del avión en cada momento en función de velocidades, rumbo, viento, etc., haciendo lo que se conoce como navegación a estima.

De todos modos, pronto aparecieron las primeras ayudas a la navegación en forma de señales de radio que se emiten desde una estación, cuya posición aparece reflejada en las cartas aéreas. De este modo, y gracias a un receptor de a bordo que indica la dirección en la que está una estación determinada, es posible ir trazando rumbos de una a otra independientemente de que sea de noche o de día y de que haya nubes o no.

Además, trazando el rumbo a dos o más de estas estaciones, es posible calcular la posición del avión, pues la da el punto en el que se cruzan los rumbos a cada una de esas estaciones, aunque esta determinación de la posición será más precisa si se toman más de dos estaciones como referencia. Estas primeras radioayudas, conocidas como RDF, pronto fueron reemplazadas por el VOR, radiofaro omnidireccional VHF, un sistema similar pero más preciso y que hoy en día es con mucho el tipo de radio ayuda más utilizado en todo el mundo

La mayoría de las estaciones VOR incorporan además un sistema de medición de distancia, DME, que si el avión lleva a bordo los instrumentos necesarios, permite determinar a la tripulación en cada momento la posición del avión con solo recibir la señal de una de estas estaciones.

En los últimos años, además, cada vez más y más aviones cuentan además con receptores GPS, y ya se están llevando a cabo con éxito las primeras pruebas del sistema EGNOS, que es un sistema que aumenta la precisión del GPS gracias a una serie de estaciones en tierra. Así, si el VOR/DME tiene una precisión de unos 900 metros, la del GPS ronda los 9 metros, mientras que el EGNOS tiene una precisión de dos metros, con lo que según se vaya extendiendo su uso se podrá aprovechar mejor el espacio aéreo al no necesitar dar tanto margen de separación a los aviones, lo que será especialmente bienvenido en aeropuertos de mucho tráfico o espacios aéreos congestionados como el europeo.

Como respaldo al VOR y al GPS los aviones incorporan un sistema de navegación inercial que, gracias a unos sensibles sensores que van a bordo y que detectan subidas y bajadas, giros y aceleraciones, calcula en todo momento la posición del avión sin necesidad de recibir ningún tipo de señal externa.

Por otro lado, no hay que olvidar que desde tierra los controladores aéreos gracias al radar y a las comunicaciones por radio tienen en cada momento una visión de conjunto de donde están los aviones bajo su responsabilidad y se encargan en todo momento de controlar que estos no se desvíen de su ruta planeada. Con todo esto la tripulación de un avión tiene mecanismos más que de sobra como para saber en dónde están en cada momento, pero eso no quiere decir que puedan campar por el aire a sus anchas.

COMO SE ORIENTA UN BARCO EN EL MAR

Los navegantes de la edad media se guiaban por medio de las estrellas ya que era más fácil y menos complicado, aunque también por el sol pero era más difícil porque su marcación al salir y al ponerse es constante durante todo el año.

Los rumbos de las estrellas eran más fáciles de utilizar en los trópicos que en las latitudes superiores. En los trópicos las estrellas parecen viajar verticalmente y sus marcaciones no sufrían alguna variación. Las estrellas que mas ocupaban para guiarse eran la Estrella polar, la Cruz del sur y la Canope.

Entonces el navegante se orientaba de la siguiente manera: Al salir del puerto por la tarde, obtenía su rumbo inicial de las marcas de la costa y lo confirmaba por medio de una marcación derivada del sol, después busca la salida o la puesta de la estrella que haya escogido- si la estrella se ha puesto- hay que sustituirla por otras estrellas tomando en cuenta las diferencias de marcación. Durante el día y la noche si el cielo se nubla, se tenía que valer de otros medios para seguir su rumbo invariable. Si el navegante mantiene un punto de navegación constante en relación con un viento que cambia de forma gradual, y si presta atención al movimiento del barco vera que el ángulo entre el viento y el oleaje ha cambiado y tendrá que hacer el ajuste que sea apropiado. Si topa con una tempestad fuerte, no puede hacer nada masque arriar la vela.

Si el tiempo está bien y todo está a la normalidad, el movimiento del sol y las estrellas permite al navegante primitivo llevar la cuenta aproximada del paso del tiempo y calcular cuando se acerca a su destino. Ellos también se guiaban por las señales de tierra como son: cambios en color de las aguas, rupturas en la pauta del oleaje, formaciones de nubes de tipo cumulo, especies de peces que sean características de arrecifes exteriores o pájaros que vuelven al nido aunque también todo esto puede ser engañoso.

Equipos de posicionamiento y detección

El GPSGPS: Es el Global Positioning System, el sistema más conocido para posicionarse, utilizado en la navegación. (Global Positioning System) sirve para conocer la posición y la velocidad del barco. El GPS envía los datos al ordenador, los analiza y los aplica al programa de navegación que analiza la posición del barco, la de los veleros contrincantes y las previsiones meteorológicas. El ordenador ayuda a la tripulación, comparando toda esta información, a decidir cuál es la mejor ruta a seguir.

Otro instrumento indispensable es el RADARRADAR (Radio Detection and Ranging): Sistema de seguridad que permite detectar diferentes elementos a cierta distancia. (Radio Detection And Ranging), un elemento de seguridad importantísimo, especialmente cuando no hay visibilidad. Éste sirve para localizar otros barcos, icebergs e incluso tormentas. Al RADAR se le puede añadir un instrumento llamado Active Echo, para amplificar la señal del radar de otro barco. Con un radar se sabe la distancia, la velocidad y el rumbo de otro barco que puede estar a unas cuantas millas de ti, hecho que permite dormir con más tranquilidad ya que si éste detecta un objeto, se activa una alarma que despierta a la tripulación y la pone en alerta.

Los Open 60 llevan cartas de navegación Carta náutica ó carta de navegación: Mapa que describe la profundidad del agua, las señales marítimas, el área de regata, la calidad del fondo marino, el perfil de la costa, etc. electrónicas y en papel. Si se quedan sin energía, los sistemas de comunicación fallan o necesitan detenerse en algún punto de la ruta, deberán utilizar las cartas en formato papel para saber cómo es la costa del sitio adonde quieren acercarse.

COMO FUNCIONA UN GPS

El sistema de posicionamiento global o mejor conocida como: "El GPS asistido" es un sistema de posicionamiento por satélite.

A-GPS o a GPS fue desarrollado e introducido para mejorar el funcionamiento del sistema, el acrónimo A-GPS deriva de los términos ingleses Assisted Global Possitioning System; es decir, GPS asistido, y se suele usar en teléfonos y dispositivos móviles.

El desarrollo de A-GPS fue acelerado por requerimiento del servicio de emergencias E911 (similar al 112 europeo) de la FCC estadounidense, el cual requiere la posición de un teléfono móvil en caso de que realice una llamada de emergencia.1

Descripción

Un sistema GPS (Global Positioning System) o Sistema de Posicionamiento Global es un sistema compuesto por un lado por una red de 30 satélites denominada NAVSTAR, situados en una órbita a unos 20.000 km. de la Tierra, y por otro lado por unos receptores GPS, que permiten determinar nuestra posición en cualquier lugar del planeta, bajo cualquier condición meteorológica. La red de satélites es propiedad del Gobierno de los Estados Unidos de América y está gestionado por su Departamento de Defensa (DoD). El GPS convencional presenta dificultades a la hora de proporcionar posiciones precisas en condiciones de baja señal. Por ejemplo, cuando el aparato está rodeado de edificios altos (como consecuencia de la recepción de múltiples señales rebotadas) o cuando la señal del satélite se ve atenuada por encontrarnos con obstáculos, dentro de edificios o debajo de árboles. De todos modos algunos de los nuevos aparatos GPS reciben mejor las señales de poca potencia y funcionan mejor en estas condiciones que aparatos más antiguos y menos sensibles.

Además, la primera vez que los receptores GPS se encienden en tales condiciones, algunos sistemas no asistidos no son capaces de descargar información de los satélites GPS, haciéndolos incapaces de funcionar, triangular o posicionarse hasta que se reciba una señal clara durante al menos un minuto. Este proceso inicial, denominado primer posicionamiento o posicionamiento inicial (del inglés TTFF (Time To First Fix) o tiempo para el primer posicionamiento), suele ser muy largo en general, incluso según las condiciones, de minutos.

Un receptor A-GPS o GPS asistido puede solucionar estos problemas de diversas formas mediante el acceso a un Servidor de Asistencia en línea (modo "on-line") o fuera de línea (modo "off-line"). Los modos en línea acceden a los datos en tiempo real, por lo que tienen la necesidad de tener una conexión de datos activa con el consiguiente coste de la conexión. Por contra, los sistemas fuera de línea permiten utilizar datos descargados previamente.

Por tanto, algunos dispositivos A-GPS requieren una conexión activa (modo en línea) a una red celular de teléfono (como GSM) para funcionar, mientras que en otros simplemente se hace el posicionamiento más rápido y preciso, pero no se requiere conexión (modo fuera de línea). Los dispositivos que funcionan en modo fuera de línea ("off-line"), descargan un fichero mientras tienen acceso a la red (ya sea a través de una conexión de datos GPRS, Ethernet, WIFI, ActiveSync o similar) que se almacena en el dispositivo y puede ser utilizado por éste durante varios días hasta que la información se vuelve obsoleta y se nos avisa de que es preciso actualizar los datos o en lugares sin conexión de datos.

En cualquier caso, el sistema de GPS asistido utilizará los datos obtenidos, de una u otra forma, de un servidor externo y lo combinará con la información de la celda o antena de telefonía móvil para conocer la posición y saber qué satélites tiene encima. Todos estos datos de los satélites están almacenados en el servidor externo o en el fichero descargado, y según nuestra posición dada por la red de telefonía, el GPS dispondrá de los datos de unos satélites u otros y completará a los que esté recibiendo a través del receptor convencional de GPS, de manera que la puesta en marcha de la navegación es notablemente más rápida y precisa.

Por tanto:

Cuando trabajamos en modo en línea ("on-line"):

El servidor de asistencia puede hacer saber al teléfono su posición aproximada, conociendo la celda de telefonía móvil por la que se encuentra conectado a la red celular.

El servidor de asistencia recibe la señal de satélite perfectamente, y posee grandes capacidades de cómputo, por lo que puede comparar señales recibidas procedentes del teléfono y determinar una posición precisa para informar al teléfono o a los servicios de emergencia de tal posición.

Puede proveer datos orbitales de los satélites GPS al teléfono, haciéndolo capaz de conectarse a los satélites, cuando de otra manera no podría, y calcular su posición de manera autónoma.

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