Leyes de Kepler

1. Los planetas giran alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, estando este en uno de los focos de la elipse. Perihelio: punto más cercano al Sol. Afelio: punto más lejano al Sol.
2. El radio vector de un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
3. La relación entre los periodos orbitales al cuadrado y los radios medios de las órbitas al cubo de cada planeta son constantes.

Ley de Gravitación Universal

Propuesta por Newton: dos cuerpos con masa se atraen con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Campo Gravitatorio

El campo gravitatorio debido a una masa en un punto es el valor de la fuerza que experimentaría una masa de 1 kg, si estuviese en ese punto.

Campo Gravitatorio

Es la capacidad que tiene una masa de comunicar a su entorno su presencia y potencialidad para ejercer fuerzas.

Energía Potencial Gravitatoria

La energía potencial entre dos masas, situadas a cierta distancia, es el trabajo que realizaría la masa en traer a la otra masa desde el infinito hasta el punto que se encuentre.

Ley de Coulomb

La intensidad de las fuerzas de atracción o repulsión entre cuerpos cargados fue medida por el físico francés Charles de Coulomb (s. XVIII), utilizando una balanza de torsión parecida a la utilizada por Cavendish. El resultado fue la ley que lleva su nombre.

Inducción Electromagnética

Ley de Faraday

La variación temporal del flujo del campo magnético a través de un circuito genera en él una fuerza electromotriz: fem = -df / dt. La fem es el trabajo por unidad de carga que se realiza en el circuito.

Ley de Lenz

La fem inducida origina una corriente cuyo campo magnético se opone a la variación del flujo magnético que la origina.

Ondas

Propiedades de las Ondas

• Amplitud: elongación máxima, es la máxima distancia que se separa el oscilador de la posición de equilibrio.
• Periodo: tiempo de una oscilación.
• Longitud de onda: distancia entre los dos osciladores más próximos que vibran en fase.
• Fase inicial: argumento de la función trigonométrica a t=0 y x=0.

Tipos de Ondas

• Mecánicas: necesitan un medio natural para desplazarse, como el sonido.
• Electromagnéticas: son oscilaciones de campos eléctricos y magnéticos que no precisan de ningún medio natural para avanzar, como la luz.
• Longitudinales: aquellas en las que la dirección de propagación es paralela a la dirección de vibración, como el sonido.
• Transversales: aquellas en las que la dirección de propagación y vibración son perpendiculares.

Ondas Electromagnéticas

No requieren medio material para su propagación. Transportan energía electromagnética. Ejemplo: la luz.

Atenuación de Ondas

Reducción de la amplitud de una onda debido a que la energía se transporta y se tiene que dividir cada vez entre mayor cantidad de puntos.

Absorción de Ondas

Es la reducción de la amplitud de una onda debido a que parte de la energía que esta transporta es absorbida por el medio que atraviesa. La energía de la onda no se conserva porque la absorbe el medio.

Principio de Huygens

Cada punto de un frente de ondas se convierte en un foco emisor de ondas secundarias, cuya envolvente es el nuevo frente.

Ondas (Óptica Física)

Fenómenos Ondulatorios

1. Difracción de ondas: fenómeno de propagación no rectilínea de una onda, gracias a la cual las ondas giran esquinas o pasan objetos.
2. Reflexión: consiste en el cambio de dirección de propagación de una onda cuando llega a una superficie de separación de dos medios. En el caso de la reflexión, la onda permanece en el medio.
   • Leyes de reflexión:
     1. El rayo incidente, rayo reflejado y la normal a la superficie de separación de los medios están en el mismo plano.
     2. El ángulo de incidencia y de reflexión son el mismo.
3. Refracción: consiste en el cambio de dirección de propagación de una onda cuando llega a la superficie de separación de dos medios. En el caso de refracción, la onda pasa al otro medio donde al poseer una velocidad de propagación distinta, varía la dirección de propagación de la onda. Cambia al cambiar el medio la velocidad de propagación.
   • Leyes de refracción:
     1. El rayo incidente y refractado y la normal a la superficie de separación de los medios están en el mismo plano.
     2. Ley de Snell: si un rayo incide oblicuamente sobre la superficie de separación de dos medios, la relación entre las velocidades de propagación en los medios de incidencia y de refracción vienen dada por la ley de Snell.

Ángulo Límite

Si ni > nr, existe un determinado ángulo incidente que va a provocar que r = 90º. Es el máximo ángulo con el que incide un rayo luminoso desde un medio con índice de refracción.

Interferencia

Este fenómeno ondulatorio se da cuando dos o más ondas interactúan simultáneamente en un mismo punto. Puede ser constructiva o destructiva.

Lente Convergente

Aquella en la que rayos paralelos convergen en un punto llamado foco.

Lente Divergente

Aquella en la que los rayos paralelos se separan entre sí o las prolongaciones de los rayos una vez refractados se juntan en un foco.

Física Cuántica

Radiactividad

Emisión por parte de algunos átomos de forma natural y espontánea de energía en forma de radiación.

• Radiación alfa: está constituida por partículas alfa, que son núcleos de helio formados por dos protones y dos neutrones, He 4 2. Se producen al desintegrarse un núcleo padre en un núcleo hijo que posee dos neutrones y dos protones menos. Las partículas alfa tienen carga eléctrica positiva y penetran muy poco en la materia.
• Radiación beta: también está formada por partículas, en este caso electrones. Estos electrones no proceden de la corteza sino de la desintegración de neutrones del núcleo: un neutrón de un núcleo padre origina un electrón, un protón y otra partícula sin carga llamada antineutrino. El núcleo hijo posee, por tanto, un protón más y un neutrón menos. La radiación beta posee carga negativa y su poder de penetración es mayor que el de las partículas alfa.
• Radiación gamma: es de naturaleza electromagnética; está formada por fotones. Se produce porque los núcleos pueden estar en diferentes estados energéticos. Cuando un núcleo pasa de un estado excitado a otro de menor energía, se emite un fotón de alta frecuencia. Como los fotones no tienen carga, la radiación gamma no sufre desviación al atravesar un campo eléctrico o magnético. La radiación gamma es la que mayor poder de penetración tiene.

Fuerzas Fundamentales

• Nuclear Fuerte: es la más intensa. Es de muy corto alcance (no se aprecia fuera del núcleo). Mantiene unidos a los protones y neutrones que componen el núcleo de los átomos. Los núcleos no serían estables si no existiera esta fuerza, que es más intensa que la repulsión electrostática entre los protones que lo forman.
• Electromagnética: es la segunda en intensidad. Es de largo alcance. Actúa sobre partículas cargadas eléctricamente y puede ser atractiva o repulsiva. Es la responsable de que los átomos y moléculas de la materia estén ligados.
• Nuclear Débil: es la tercera en intensidad. Como la nuclear fuerte, es de muy corto alcance. Es la causante de algunas reacciones nucleares como la radiación beta.
• Gravitatoria: es la más débil de todas. Se produce entre todos los cuerpos. Es siempre atractiva y de largo alcance. Es responsable del movimiento de los astros, de que los cuerpos caigan, de las mareas, etc.

Fisión y Fusión Nuclear

• Fisión: la fisión nuclear es un proceso mediante el cual un núcleo se rompe para dar dos núcleos más ligeros (isótopos del Sr y del Xe), emitiendo, además, neutrones, partículas beta y rayos gamma.
• Fusión: en la fusión nuclear dos núclidos se fusionan para dar un núclido más pesado. La masa del núclido resultado de la fusión es inferior a la suma de los núclidos que se fusionan, lo que implica la liberación de la energía correspondiente (E = mc^2). El proceso de fusión libera, por tanto, enormes cantidades de energía.

Efecto Fotoeléctrico

Emisión de electrones de un metal cuando es iluminado con determinada frecuencia de energía de radiación.

Mecánica Cuántica

1. Hipótesis de Planck: energía cuantizada y se transmite en paquetes de energía denominados fotones o cuantos.
2. Principio de incertidumbre de Heisenberg: en la naturaleza existen pares de magnitudes que no puedo conocer con infinita precisión de manera simultánea. De hecho, si conozco con gran precisión una tengo gran imprecisión en la otra. Ejemplo: energía y tiempo.
3. Dualidad onda-corpúsculo de De Broglie: la materia, al igual que la luz, presenta doble naturaleza en función del experimento al que se le somete, en ocasiones como onda y en otras como cuerpo.

Relatividad

• Sistema inercial: un sistema de referencia aplicado a un objeto se considera inercial cuando se desplaza uno respecto del otro a velocidad constante.
  • La relatividad se define en dos partes:
    1. Relatividad especial: las leyes de la relatividad especial solo se pueden aplicar a sistemas de referencia inerciales.
    2. Relatividad general: se encarga del estudio de sistemas de referencia no inerciales.
• Principios de la relatividad especial:
  1. Principio de relatividad de Galileo: no puedo distinguir mediante ningún experimento si un sistema se está moviendo a velocidad constante o está en reposo.
  2. Principio de conservación de la velocidad de la luz: la velocidad de la luz es independiente del sistema de referencia que se utilice para medirla. Esta velocidad es límite en el universo (nada más rápido) y su valor es “c”.
• Consecuencias de estos principios:
  1. Contracción de la longitud: si llamamos lo a la longitud propia de un objeto medido desde un sistema de referencia que esté en reposo respecto del objeto, la longitud l’ de ese mismo objeto medido desde un sistema de referencia inercial se desplaza a velocidad v respecto de dicho objeto viene dada por…
  2. Dilatación del tiempo
  3. Masa relativista
  4. Energía relativista