Apuntes, resúmenes, trabajos, exámenes y ejercicios de Física de Bachillerato

Este documento explora las analogías y diferencias fundamentales entre los principales campos de fuerza estudiados en física: el campo gravitatorio, el campo eléctrico y el campo magnético. Comprender estas distinciones es crucial para el estudio de las interacciones fundamentales de la naturaleza.

Principales Analogías y Diferencias entre los Campos Gravitatorios y Eléctricos

A continuación, se presenta una comparativa detallada entre las características fundamentales de los campos gravitatorios y los campos eléctricos:

Ondas Electromagnéticas

La luz es una onda electromagnética. Las ondas electromagnéticas son ondas transversales y consisten en la propagación, sin necesidad de un medio material, de un campo eléctrico y otro magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación.

Ecuaciones de Maxwell

Las ecuaciones de Maxwell son fundamentales para entender el comportamiento de los campos electromagnéticos:

1. Primera ecuación: Ley de Gauss. El flujo a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga encerrada.
2. Segunda ecuación: Ley de Gauss para el magnetismo. Implica la no existencia de monopolos magnéticos, ya que la superficie es cerrada, y el número de líneas de campo que entran es el mismo de líneas que salen y el flujo

Ley de Coulomb

La fuerza eléctrica F entre dos cargas puntuales Q y q separadas por una distancia r viene dada por:

F = k * (Q * q) / r² * ū_r

Donde:

• k es la constante de Coulomb.
• ū_r es un vector unitario que apunta desde la carga origen hacia la carga destino (o en la dirección radial).
• La unidad de fuerza es el Newton (N).

Intensidad del Campo Eléctrico (E)

El campo eléctrico E creado por una carga puntual Q a una distancia r es:

E = k * Q / r² * ū_r

La unidad del campo eléctrico es Newton por Culombio (N/C).

Energía Potencial Eléctrica (E_p)

La energía potencial eléctrica E_p asociada a la interacción entre dos cargas Q y q separadas por una distancia r es:

E_p = k * (Q * q) / r

La unidad de energía es el Julio (J).

Potencial Eléctrico (V)

El... Continuar leyendo "Conceptos Fundamentales de Electrostática y Comparación con Campo Gravitatorio" »

Impulso de una Fuerza

Es un vector cuyo módulo es igual al producto del módulo de la fuerza aplicada a un cuerpo por el intervalo de tiempo que actúa, y cuya dirección y sentido coinciden con la dirección y sentido de la fuerza.

Ley de Hooke

La fuerza aplicada sobre un cuerpo elástico y las deformaciones que produce son siempre proporcionales, mientras no se alcance el límite de elasticidad del material.

Colisiones Elásticas

Es aquella colisión en la que no hay pérdida de energía cinética.

Colisiones Inelásticas

Es un tipo de choque en el que la energía cinética no se conserva.

Choque Oblicuo

Ocurre cuando las partículas o los cuerpos que colisionan se mueven en direcciones distintas, antes y después de la interacción.

Choque Frontal

Ocurre... Continuar leyendo "Glosario de Términos Esenciales en Física: Impulso, Colisiones y Fuerzas" »

Propiedades Fundamentales de la Carga Eléctrica

La carga eléctrica presenta tres propiedades fundamentales:

• Cuantización: La carga está cuantizada; cualquier valor de carga es un múltiplo entero de un mínimo fundamental, que es la carga elemental, cuyo valor es 1,6 × 10^-19 C.
• Conservación: En cualquier proceso físico aislado, la carga total se conserva.
• Existencia de dos tipos de carga: Positiva y negativa, que dan lugar a dos tipos de electrización: positiva y negativa.

Comparación entre la Ley de Coulomb y la Ley de Gravitación Universal de Newton

Analogías

• Ambas leyes describen la interacción a distancia entre ciertas propiedades de la materia, a lo largo de la línea imaginaria que une a los cuerpos.
• En ambas, dicha interacción depende

Potencial de Frenado

El potencial de frenado representa la diferencia de potencial necesaria para evitar la aparición del efecto fotoeléctrico, es decir, para frenar los electrones más rápidos con máxima energía cinética (E_c).

• V_e: Velocidad máxima del electrón
• e: Carga del electrón (1,6 · 10^-19 C)
• V_o: Potencial de frenado

El potencial de frenado es negativo porque el trabajo lo realiza el campo eléctrico.

Principio de Huygens

El principio de Huygens establece que cada punto de un frente de ondas es un nuevo foco emisor de ondas secundarias, de modo que la envolvente de todas ellas en cada momento es el nuevo frente de ondas.

Radiación Térmica

La radiación térmica de un cuerpo es la energía electromagnética que emite debido a su temperatura.... Continuar leyendo "Conceptos Clave de Física Moderna: Potencial de Frenado, Efecto Fotoeléctrico y Más" »

El Ojo Humano como Sistema Óptico

El ojo humano funciona como un complejo sistema óptico, donde cada componente juega un papel crucial en la formación de imágenes:

• Córnea: Actúa como el primer dioptrio del globo ocular, que es casi esférico, proporcionando la mayor parte del poder refractivo.
• Cristalino: Funciona como una lente convergente, capaz de ajustar su forma para enfocar objetos a diferentes distancias.
• Retina: Es la pantalla fotosensible en la parte posterior del ojo donde se forman las imágenes.

El Punto Próximo se define como la menor distancia a la que un objeto puede ser visto con nitidez por el ojo. Generalmente, se sitúa alrededor de los 25 cm, aunque puede variar con la edad y las condiciones individuales.

Defectos de Refracción

Óptica y Fenómenos Ondulatorios

Velocidad de la Luz

La velocidad de la luz en el vacío es de aproximadamente 3 x 10⁸ m/s.

Principio de Huygens

Cada punto de un frente de onda primario sirve como un foco de ondas elementales secundarias que avanzan con una velocidad (v) y frecuencia (f) igual a las de la onda primaria. El frente de onda primario, al cabo de un cierto tiempo, es la envolvente de estas ondas elementales.

Reflexión

Ocurre cuando ondas de cualquier tipo inciden sobre una barrera plana (como un espejo) y se generan nuevas ondas que se mueven alejándose de la superficie. Se presenta en un límite entre dos medios diferentes, en cuyo caso parte de la energía incidente se refleja y parte se transmite.

Refracción

Es el cambio de dirección... Continuar leyendo "Conceptos Fundamentales de Óptica, Ondas y Movimiento Armónico Simple" »

Campo Eléctrico

1. Carga Eléctrica

Generalmente, los cuerpos que nos rodean se presentan en estado eléctricamente neutro. Se denomina carga eléctrica al exceso o defecto de electrones que posee un cuerpo con respecto al estado neutro. La carga eléctrica es una magnitud que materializa el estado de electrización de los cuerpos y su unidad es el electrón. Se denomina conductores a los cuerpos que dejan pasar fácilmente la electricidad a través de ellos y aislantes o dieléctricos a los que no la dejan pasar.

Electromagnetismo y Campo Magnético

Líneas de Fuerza

El electromagnetismo estudia las acciones entre cargas en movimiento, corrientes eléctricas e imanes. Se dice que existe un campo magnético en la región del espacio en la que se... Continuar leyendo "Campo Eléctrico y Magnetismo: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones" »

Campo Eléctrico

Al igual que ocurre en la interacción gravitatoria, se introduce el concepto de campo eléctrico para explicar la interacción a distancia entre las cargas eléctricas. Se considera que una carga eléctrica Q modifica de algún modo el espacio. A este espacio perturbado por la carga se llama campo eléctrico, y se considera que actúa sobre cualquier otra carga q ejerciendo la fuerza electrostática sobre ella, según establece la ley de Coulomb.

La intensidad de campo eléctrico creado por una carga eléctrica Q en un punto representa la fuerza que actuaría sobre la unidad de carga positiva colocada en dicho punto. Al igual que la interacción gravitatoria, la fuerza electrostática es una fuerza central conservativa. Ello... Continuar leyendo "Campo Eléctrico y Ondas: Conceptos Fundamentales" »