Conceptos Esenciales de Ondas y Electroestática: Física Fundamental

Fundamentos de Ondas

Las ondas son una forma de transmitir energía sin transportar materia de un punto a otro. Un pulso es un tipo de onda.

En dos extremos fijos, los pulsos se reflejan por la ley de acción y reacción.

Tipos de Ondas

Las ondas se pueden clasificar de varias maneras:

Primera Clasificación: Según la dirección de propagación y oscilación

• Ondas Transversales: Se mueven perpendicularmente a la dirección de oscilación del medio.
• Ondas Longitudinales: Cualquier punto del medio se mueve en la misma dirección que la propagación de la onda.

Segunda Clasificación: Según la necesidad de un medio

• Ondas Electromagnéticas: No necesitan un medio para propagarse (ej. luz, ondas de radio).
• Ondas Mecánicas: Necesitan de un medio material para propagarse (ej. sonido, ondas en el agua).

Tercera Clasificación: Según las dimensiones de propagación

• Ondas Unidimensionales: Se propagan en una sola dirección (ej. onda en una cuerda).
• Ondas Bidimensionales: Se propagan en dos direcciones (ej. ondas en la superficie del agua).
• Ondas Tridimensionales: Se propagan en tres direcciones (ej. sonido en el aire, luz).

Velocidad de Propagación de un Pulso

La velocidad de propagación de las ondas depende de las condiciones del medio. En resortes y cuerdas, por ejemplo, depende de la tensión y de la densidad lineal de la masa.

Ondas Periódicas

Las ondas periódicas se obtienen cuando se generan pulsos que se repiten en intervalos de tiempo iguales en un medio elástico.

Electroestática

Carga Eléctrica

1. Existen dos tipos de cargas: positivas y negativas.
2. La carga está cuantizada; existe una carga mínima elemental, conocida como carga del electrón o protón, con un valor de aproximadamente q = 1.6 × 10^-19 C (Coulomb).
3. Algunos objetos ceden electrones y otros tienen tendencia a ganarlos. La cantidad de electrones cedidos por un objeto es igual a la cantidad de cargas ganadas por el otro objeto. La carga no se crea ni se destruye; la carga neta en el universo permanece constante (Principio de Conservación de la Carga).

Métodos de Carga Eléctrica

Los principales métodos para cargar un objeto son:

• Fricción: Transferencia de electrones por frotamiento.
• Inducción: Es un reordenamiento de las cargas dentro de un objeto debido a la proximidad de un cuerpo cargado, sin contacto directo, lo que resulta en la polarización del objeto.
• Contacto: Transferencia directa de carga al tocar un objeto cargado.

Ley de Coulomb

Dos cuerpos cargados experimentan una fuerza de atracción o repulsión que es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Campo Eléctrico

Es una zona del espacio donde, al introducir una carga de prueba, esta experimenta una fuerza de origen eléctrico.

Propiedades de las Líneas de Campo Eléctrico

1. Son salientes de las cargas positivas y entrantes en las negativas.
2. Donde las líneas están más cerca, el campo eléctrico es más intenso.
3. Las líneas de fuerza nunca se cortan, ya que en cada punto del espacio existe un único vector de campo eléctrico.
4. El vector de campo eléctrico es tangente a las líneas de fuerza en cada punto.