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

Fundamentos del Movimiento Ondulatorio

Movimiento Armónico Simple (M.A.S.)

Movimiento vibratorio de naturaleza periódica, producido por una fuerza recuperadora proporcional al desplazamiento.

Onda

Movimiento ondulatorio o propagación de una perturbación a través del espacio.

Movimiento Ondulatorio

Fenómeno en el que no hay transporte de materia, pero sí de energía.

Clasificación de las Ondas

Según su Propagación

• Ondas Viajeras: Son aquellas cuya perturbación alcanza, al cabo de cierto tiempo, a todos los puntos del medio (ejemplo: el sonido de una campana).
• Ondas Estacionarias: La perturbación está delimitada, mediante fronteras, a una región específica del medio (ejemplo: las cuerdas de una guitarra).

Según el Medio de Propagación

• Ondas

Definición y Elementos de la Fuerza

Fuerza: Una fuerza es una acción capaz de producir una deformación o un cambio de estado de reposo o movimiento de los cuerpos. Las fuerzas son interacciones entre dos cuerpos.

• El punto de aplicación: Una fuerza es aquel punto del cuerpo sobre el que se aplica la fuerza.
• La dirección: Es la línea sobre la que actúa la fuerza. En el caso de la figura, la dirección es horizontal.
• El sentido: Es cada una de las dos orientaciones posibles que adopta la fuerza. En este caso, el sentido es hacia la derecha.
• La intensidad: Indica el valor de las fuerzas. Se expresa con un número y una unidad de medida de fuerza. La deformación que sufre un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada.

Presión

Fundamentos de la Onda Mecánica

Una onda mecánica es una perturbación que necesita un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para transportar energía.

Propiedades de la Onda

Las ondas se describen a través de cambios de presión en función del tiempo y se caracterizan por las siguientes propiedades:

• Longitud de onda (λ): Es la distancia entre dos puntos consecutivos que se encuentran en la misma fase.
• Período (T): Es el tiempo que tarda cada punto del medio en realizar un ciclo completo de oscilación.
• Amplitud de oscilación: Es la distancia máxima a la que puede llegar una partícula desde su punto de equilibrio.
• Frecuencia (f): Corresponde al número de vibraciones o ciclos por unidad de tiempo. A mayor frecuencia, menor es el período.

Introducción a los Campos Magnéticos

Los campos magnéticos son generados por imanes o por cargas eléctricas en movimiento que dotan a los puntos de su alrededor de una propiedad llamada campo magnético. Cuando situamos una carga eléctrica puntual en un punto de una región donde existe un campo magnético B constante, se observa que:

• a) Si la carga está en reposo, no actúa ninguna fuerza sobre ella.
• b) Si la carga está en movimiento:
  • Existe una dirección de velocidad en la que no actúa ninguna fuerza sobre la carga eléctrica.
  • En las direcciones de velocidad perpendiculares a esta última, la fuerza que actúa sobre la partícula es máxima.
  • La fuerza siempre es perpendicular a la velocidad y al campo magnético.
  • La fuerza es proporcional

Conceptos Fundamentales de Electromagnetismo

Amperio

Es la intensidad que circula por dos conductores rectos y paralelos separados un metro cuando se atraen o repelen con una fuerza de 2·10⁷ N por cada metro de conductor. La fórmula es: (Mo·Ia·Ib·|Ib|)/(2π·d).

Ciclotrón

El ciclotrón consta de dos armaduras metálicas en forma de D, en las que existe un campo magnético perpendicular. Entre ellas se establece un campo eléctrico alterno que invierte el sentido del campo eléctrico muchas veces cada segundo.

Campo Magnético

El campo magnético creado por un hilo recto y largo, en un punto, es directamente proporcional a la intensidad de corriente que transporta e inversamente proporcional a la distancia que los separa.

Sentido de la Corriente

Teoremas Fundamentales de Circuitos Eléctricos

Teorema de Thévenin

El Teorema de Thévenin es un método de resolución de circuitos que consiste en simplificar los circuitos complejos y convertirlos en un circuito equivalente, formado por una única fuente de tensión en serie con una resistencia equivalente. La utilidad de este método radica en la capacidad de predecir el comportamiento del circuito al colocarle diferentes cargas sin tener que repetir los cálculos completos del circuito original.

Teorema de Norton

El Teorema de Norton es similar al anterior, pero el circuito equivalente estaría formado por una fuente de intensidad en paralelo con una resistencia equivalente. La aplicación práctica es la misma: observar el comportamiento...

Centrales Nucleares y Producción de Energía

En las centrales de producción de energía eléctrica, esta se genera por inducción electromagnética, haciendo girar el rotor de una dinamo o alternador. La diferencia entre los distintos tipos de centrales radica en cómo se hace girar dicho rotor.

El Proceso de Fisión Nuclear

En una central nuclear, se aprovecha la energía desprendida en la fisión de uranio o plutonio para calentar agua y llevarla a la ebullición, logrando que el vapor mueva una turbina, haciendo funcionar así el alternador.

En el núcleo del reactor, las barras de combustible sufren la fisión, generando núcleos más ligeros y desprendiendo otros neutrones. Estos son frenados al chocar con las moléculas de la sustancia...

Presión

Definición: La presión, p, es la fuerza aplicada por unidad de superficie: p = F / S. Un pascal (Pa) es la presión ejercida por una fuerza de 1 N aplicada sobre una superficie de 1 m² (1 Pa = 1 N/m²).

Datos

• 1 atm = 101325 Pa
• 1 atm = 760 mmHg
• D (aire) = 1.294 g/L

Relaciones útiles:

• F = p · S (fuerza = presión por superficie)
• F = m · g (peso: fuerza debido a la gravedad)
• Para un cuerpo de masa m contenido en un volumen V con densidad ρ: m = ρ · V, por tanto F = ρ · V · g.
• Si el volumen corresponde a una columna de fluido de base S y altura h: F = ρ · S · h · g.

Presión hidrostática

La presión hidrostática es el producto de la densidad del líquido, por la gravedad y por la profundidad:

p_h = ρ · g · h (ρ en kg/m³, g en m/s²,...

Movimiento Armónico Simple (M.A.S.)

Ecuación de posición: y(t) = A sen(wt + φ)

Velocidad en función del tiempo: v(t) = Aw cos(wt + φ)

Aceleración en función del tiempo: a(t) = -Aw² sen(wt + φ)

Constante elástica: k = mw²

Energía Mecánica: Em = 1/2 kA²

Energía Cinética: Ec = 1/2 k(A² - X²)

Energía Potencial: Ep = 1/2 kX²

Movimiento Ondulatorio

Ecuación de la onda: y(x-t) = A sen(wt - kx + φ)

Ecuación espacio-temporal: y(x,t) = A sen(2π(t/T - X/λ) + φ)

Frecuencia angular: W = 2π/T

Número de onda: k = 2π/λ

Velocidad de propagación: Vx = λ/T = constante

Velocidad de vibración: Vy = Aw cos(wt - kx + φ)

Aceleración horizontal: ax = 0

Aceleración de vibración: ay = -Aw² sen(wt - kx + φ)

Campo Gravitatorio

Intensidad de campo:

Fenómenos Ondulatorios Comunes

Efecto Doppler

Descrito por Christian A. Doppler, es el cambio que experimentan la longitud de onda y la frecuencia de una onda como consecuencia del movimiento relativo entre el emisor y el receptor. Por ejemplo, el sonido se percibe más agudo a medida que el emisor se acerca y más grave cuando se aleja.

Refracción

Es el fenómeno que se produce cuando una onda llega a la superficie que separa dos medios distintos y avanza por el segundo. En cada medio, la onda se moverá con una velocidad distinta y, como consecuencia, cambiará su dirección de propagación. La velocidad del sonido es muy sensible y sufre refracción al atravesar zonas de diferente altura, porque le afectan factores como la temperatura y la...