Mecánica

Velocidad de Escape

La velocidad de escape es la mínima que debe comunicarse a un cuerpo, situado en la superficie de un planeta de masa m_p y radio r_p, para que salga del campo gravitatorio.

Energía Potencial Terrestre

Todo cuerpo situado dentro del campo gravitatorio terrestre adquiere una energía potencial. Si el cuerpo, de masa m, está fuera de la superficie terrestre, utilizamos la expresión: E_P = -(G*M_T*m)/(R_T+h)

Movimiento Armónico Simple

Se dice que una partícula en movimiento a lo largo del eje x tiene un movimiento armónico simple cuando su desplazamiento respecto al equilibrio, x, varía con el tiempo según la relación X = A*COS(W*T + ANGULO) en donde A, W y ANGULO son constantes del movimiento.

Características cinemáticas:

• Posición: Viene dada por la coordenada x, que coincide con la elongación. Su valor en cada instante es: X = A*COS(W*T + ANGULO)
• Velocidad: Mide la variación instantánea de la posición en el tiempo. Su valor es la derivada de la elongación respecto al tiempo.
• Aceleración: Mide la variación instantánea de la velocidad con el tiempo. Su valor es la derivada de la velocidad respecto al tiempo.

Características dinámicas:

La fuerza necesaria para producir un M.A.S. en un cuerpo material es directamente proporcional al desplazamiento del cuerpo respecto a su posición de equilibrio, pero de sentido contrario: F = -k*X donde k = m*w²

Órbita Geoestacionaria

Una órbita geoestacionaria es la órbita que describe un satélite alrededor de la Tierra con el mismo período de rotación que la Tierra.

Ley de Gravitación Universal

En su teoría de la gravitación universal Isaac Newton (1642-1727) explicó las leyes de Kepler y, por tanto, los movimientos celestes, a partir de la existencia de una fuerza, la fuerza de la gravedad, que actuando a distancia produce una atracción entre masas.

Esta fuerza de gravedad demostró que es la misma fuerza que en la superficie de la Tierra denominamos peso.

Newton demostró que la fuerza de la gravedad tiene la dirección de la recta que une los centros de los astros y el sentido corresponde a una atracción. Es una fuerza directamente proporcional al producto de las masas que interactúan e inversamente proporcional a la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad, G, se denomina constante de gravitación universal.

Características Interacción Gravitatoria

• Es una interacción a distancia.
• Es una fuerza conservativa.
• La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de los radios.
• Es de carácter atractivo.

Velocidad Orbital de un Satélite

La velocidad orbital es la velocidad que tiene un planeta, satélite o similar en su órbita alrededor de otro cuerpo celeste.

Leyes de Kepler

1. Los planetas giran en torno al sol describiendo órbitas elípticas. El sol no está en el centro de la elipse sino que ocupa uno de los focos.
2. La velocidad de los planetas en su órbita es tal que la línea que une el planeta con el sol barre áreas iguales en tiempos iguales; es decir, la velocidad areolar de un planeta en su órbita es constante.
3. Los planetas giran alrededor del sol manteniendo una relación armónica: los cuadrados de los periodos de revolución son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de sus respectivas órbitas.

Conservación de la Energía Mecánica

La energía mecánica de un punto material es la suma de la energía cinética y de las energías potenciales de naturaleza mecánica.

Si todas las fuerzas que actúan sobre el punto material son conservativas y agrupamos en una las diferentes energías tenemos que la energía mecánica siempre se mantiene constante.

ΔE_m = 0 –> E_m1 = E_m2 = cte –> E_c + E_p = cte

Fuerza Conservativa

Una fuerza es conservativa cuando el trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre los valores inicial y final de una función que solo depende de las coordenadas. A dicha función se le denomina energía potencial.

• El trabajo de una fuerza conservativa no depende del camino seguido para ir del punto A al punto B.
• El trabajo de una fuerza conservativa a lo largo de un camino cerrado es cero.

Ejemplos: Fuerza gravitatoria, Fuerza elástica, fuerza eléctrica.

Velocidad de Escape

Es la velocidad mínima que debe tener un cuerpo sin propulsión propia para escapar de un campo gravitatorio.

Electromagnetismo

Fuerza Electromotriz Inducida

La fem es producida por el movimiento de un conductor en un campo magnético, ésta se opone a dicho movimiento creando una corriente de sentido tal que la fuerza magnética producida por ésta actúa en contra del desplazamiento del conductor.

• Si la fem es producida por la variación de flujo magnético que atraviesa una espira, la corriente resultante de dicha fem es de tal sentido que crea por sí misma un flujo que se opone a la variación inicial de flujo. Si el flujo inicial está disminuyendo, el que se induce tiene el mismo sentido para compensar la disminución, y si el flujo se incrementa, el que se crea tiene sentido contrario para oponerse a este aumento.

Ley de Lenz-Faraday

La fem producida por variaciones del flujo magnético en el tiempo, tienen un sentido que siempre se opone a la causa que lo produce. E = dFLUJO/Dtiempo

Campo y Potencial Electrostático de una Carga Puntual

• El vector intensidad de campo eléctrico, o simplemente campo eléctrico, en un punto es la fuerza que actúa sobre la unidad de carga positiva colocada en ese punto.
• El potencial eléctrico en un punto es la energía potencial electrostática que adquiere la unidad de carga positiva colocada en ese punto.

Fuerza Magnética de 2 Corrientes Rectilíneas

Dos corrientes paralelas del mismo sentido se atraen, y si tienen distinto sentido se repelen.

Ley de Lorentz

La fuerza que ejerce un campo magnético sobre una carga que se mueve con una velocidad es proporcional a la carga, a la velocidad y a la intensidad del campo magnético. F = q*VxB

Características Fuerza Magnética

• Su dirección es perpendicular a V y B.
• Su sentido coincide con el de V x B si q es positiva y el contrario cuando q es negativa.
• La partícula solo tiene A_n, el trabajo de la fuerza magnética es nulo, pues siempre es perpendicular al desplazamiento. Luego la energía cinética de la partícula permanece constante.

Ley de Coulomb

Dos cargas puntuales en reposo se atraen o repelen con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

Principio:

En un sistema formado por varias cargas puntuales la fuerza total que actúa sobre cada una de ellas es la suma de las fuerzas que las otras cargas ejercen por separado sobre ella.

Óptica

Reflexión y Refracción

Reflexión: Cuando un haz de luz incide sobre una superficie límite de separación entre dos medios, parte del haz incidente se refleja y si el segundo medio es transparente, otra parte entra y se refracta.

1. El rayo incidente, A₀, la normal en el punto de incidencia ON, y el rayo reflejado, OB, están en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia, i, es igual al ángulo de reflexión, i’.

Refracción: La refracción de la luz es el fenómeno por el cual los rayos luminosos cambian de dirección al pasar de un medio a otro diferente.

1. El rayo incidente, AO, la normal en el punto de incidencia, ON, y el rayo refractado, OB, están en el mismo plano.
2. Existe una relación constante entre los senos de los ángulos de incidencia, i, y de refracción r. sen i/sen r = n_2,1) n₂/n₁ = v₁/v₂

Reflexión Total

Si un rayo incide con un ángulo menor que el ángulo límite, sufre reflexión y refracción, pero si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo límite, el rayo ya no se refracta y solo se refleja, desplazándose únicamente en el mismo medio.

Formación de Imágenes en Espejos

Espejos Planos:

• Las imágenes que se forman en un espejo plano son siempre virtuales, del mismo tamaño que el objeto y simétricas a él.
• El espejo plano es el único dispositivo óptico que es rigurosamente estigmático para todos los puntos del espacio.

Espejos Esféricos:

• Un espejo es cóncavo si la reflexión tiene lugar en la superficie interior del casquete, y será convexo si la reflexión ocurre en la superficie externa de dicho casquete.

Dispersión de la Luz en un Prisma

Si un haz de luz monocromática, es decir, compuesto por varias longitudes de onda, incide sobre un material refractante, cada una de esas se desviará con un ángulo diferente: (PONER GRÁFICA PRISMA)

Índice de Refracción de un Medio

El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo y se mide como n = c/V medio

Ángulo Límite y Condiciones para que se dé

Hay un valor crítico del ángulo de incidencia, L, para que el rayo refractado salga rasante a la superficie de separación de ambos medios, es decir, se cumplirá que r = 90º. Este ángulo crítico se denomina ángulo límite. L = arcosen n₂/n₁

Física Moderna

Defecto de Masa

Si sumamos las masas de cada una de las partículas que componen un núcleo atómico y esta masa la comparamos con la del núcleo se observa que hay una diferencia. De acuerdo con estos datos, la masa del núcleo es menor que la suma de las masas que tienen los nucleones cuando están separados. A esta diferencia se le denomina defecto de masa.

Energía de Enlace de un Núcleo

Es la energía que debe suministrarse a un núcleo para disgregarlo en sus partículas constituyentes.

Hipótesis de Broglie

Toda partícula en movimiento tiene una onda asociada cuya longitud de onda viene dada por la expresión LANDA = h/(m*v)

Explicación Significado Variables de Ondas

• Elongación, x: es la separación del cuerpo de la posición de equilibrio.
• Amplitud, A: es la elongación máxima que experimenta el cuerpo.
• Periodo, T: es el tiempo que tarda el cuerpo en realizar una oscilación completa.
• Frecuencia, f: es el número de oscilaciones que efectúa el cuerpo en un segundo.
• Frecuencia angular, W: es el número de periodos comprendidos en 2*PI seg.
• Fase: es el ángulo que determinan el estado de vibración del cuerpo.
• Número de ondas, k: es el coeficiente que indica cuántas longitudes de onda encajan en una distancia 2*PI.

Actividad de una Muestra Radiactiva

También recibe el nombre de velocidad de desintegración, A, en cada instante, proporcional al número de núcleos presentes.

Periodos Semidesintegración

Es el tiempo que debe transcurrir para que el número de núcleos presentes en una muestra se reduzca a la mitad; Actividad: La velocidad de desintegración es el número de átomos que se desintegran en un tiempo determinado expresándose en la ecuación: A = landa*N

Energía de Enlace por Nucleón

Es la energía media que se debe suministrar a un núcleo para arrancarle uno de sus nucleones: E_n = E_e/A

Hipótesis de Planck

El intercambio de energía entre la radiación y la materia no tiene lugar de forma continua sino por medio de cuantos o paquetes de energía cuyo valor depende de la frecuencia de radiación: E = n*h*f

Teoría Einstein del Efecto Fotoeléctrico

1. La radiación electromagnética no solo se absorbe o se emite de forma discontinua, como aseguraba Planck, sino que también se propaga así. Está formada por paquetes o cuantos de energía.
2. La energía de cada cuanto de radiación o fotón es: E = h*f.
3. El efecto fotoeléctrico no es un proceso colectivo, sino una interacción individual que se produce cuando un fotón de radiación incide sobre un electrón del metal y le cede su energía. El electrón utiliza esta energía para romper la ligadura que le une al metal.

Onda Electromagnética

Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio. Y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vacío.

Frecuencia Umbral en el Efecto Fotoeléctrico

A la temperatura ambiente, los electrones más energéticos se encuentran cerca del nivel de Fermi (salvo en los semiconductores intrínsecos). La energía que hay que dar a un electrón para llevarlo desde el nivel de Fermi hasta el exterior del material se llama función trabajo, y la frecuencia mínima necesaria para que un electrón escape del metal recibe el nombre de frecuencia umbral.

Estabilidad Nuclear

El parámetro con el que se identifica la estabilidad nuclear es la energía de enlace por nucleón (E/A), que representa la energía desprendida, en promedio, por cada nucleón en la formación de dicho núcleo. Lógicamente, un mayor valor de E/A supondrá que extraer un nucleón del núcleo será más costoso, por tanto es una medida de la dificultad para desintegrar dicho núcleo y, por tanto, de su estabilidad.