Apuntes, resúmenes, trabajos, exámenes y problemas de Física

El Paradigma Newtoniano: La Cúspide de la Revolución Científica

La obra Principios Matemáticos de Filosofía Natural de Isaac Newton, publicada en 1687, representa la culminación del proceso de revolución científica iniciado por Nicolás Copérnico en 1543. En esta monumental obra, Newton sentó las bases de la física clásica, transformando nuestra comprensión del universo.

Aportaciones Fundamentales de Newton en los Principia

• La Dinámica: Rama de la física que estudia el movimiento y las fuerzas que lo provocan. [Nota: Aquí se podría incluir una tabla o diagrama sobre el tiempo y el movimiento, como un reloj].
• Ley de Gravitación Universal: Esta ley explica el movimiento de los cuerpos tanto en el universo como en la Tierra. Newton

Termodinámica y Calorimetría

Calor Específico (Ce)

El calor específico es el calor que necesita un kilogramo de una sustancia para que aumente su temperatura 1 grado. Es una propiedad característica de cada sustancia.

• Unidades en el SI: J/(kg · K) o cal/(g · ºC).
• Equivalencias: 1 J = 0,24 cal; 1 cal = 4,18 J.

Calor Latente (L)

Es el calor necesario para que 1 kg de una sustancia pura cambie de estado a la temperatura constante (cte) de dicho cambio.

• Si se trata de una fusión, se representa como L_f.
• Si es una vaporización, se representa como L_v.

Unidades en el SI: J/kg o cal/g.
Fórmula: Q = m · L

Intercambio de Calor

En un sistema aislado, el calor cedido es igual al calor absorbido:
Q_cedido = Q_absorbido

Fórmula general: M₁ · Ce₁ · (T₁ -

Fundamentos de Electromagnetismo y Dispositivos

Leyes Fundamentales del Electromagnetismo

Ley de Coulomb

Dos cargas eléctricas sufren una fuerza entre ellas que es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Teorema de Gauss

El flujo del campo eléctrico a través de cualquier superficie cerrada es directamente proporcional a la cantidad neta de carga que hay dentro de la superficie.

Ley de Ampère

La circulación del campo magnético a lo largo de cualquier curva cerrada es igual al producto de μ₀ (permeabilidad magnética del vacío) por la intensidad de corriente neta que atraviesa la superficie (emitida por C).

Conceptos de Campo

Campo Eléctrico Uniforme

Un campo... Continuar leyendo "Fundamentos Esenciales del Electromagnetismo: Leyes, Materiales y Aceleradores de Partículas" »

Conceptos Fundamentales de la Física

Materia y Gravedad

• Gravedad: Es la fuerza de atracción que existe entre dos cuerpos debido a sus masas. En la Tierra, es la fuerza que hace que los objetos caigan hacia el suelo con una aceleración de aproximadamente 9.8 m/s².

• Átomo: Se define como la unidad básica de la materia, la cual está compuesta por tres partículas principales:

  • Protones: Poseen carga positiva y se encuentran ubicados en el núcleo.
  • Neutrones: No tienen carga eléctrica y también se localizan en el núcleo.
  • Electrones: Tienen carga negativa y giran alrededor del núcleo en distintas órbitas o niveles de energía.

Fundamentos de la Electricidad

• Electricidad: Fenómeno físico asociado con la presencia y el flujo de cargas eléctricas.

Difracción

La difracción es el fenómeno que se produce cuando una onda se encuentra en su camino con un obstáculo u orificio cuyas dimensiones sean del orden de su longitud de onda.

Según el principio de Huygens: "Los puntos del obstáculo u orificio a los que llega una onda se convierten en centros emisores de nuevos frentes de ondas, logrando que la onda bordee el obstáculo o siga propagándose por detrás del orificio".

Dispersión

La dispersión de la luz es el fenómeno que se produce cuando un haz de luz blanca incide sobre una de las caras de un prisma óptico y consiste en que la luz blanca, al atravesar el prisma óptico, se descompone en los distintos colores que la forman.

La formación del arcoíris se debe a la dispersión de... Continuar leyendo "Fenómenos Ópticos: Difracción, Dispersión, Polarización y Leyes de Snell" »

Fórmulas y relaciones fundamentales

Magnitud de la fuerza

F = √(F_x² + F_y²)

Movimiento rectilíneo uniforme (MRU)

• Velocidad: v = d / t
• Desplazamiento: d = v · t
• Tiempo: t = d / v

Dinámica

• Fuerza: F = m · a
• Masas y aceleración: m = F / a, o a = F / m
• Relación con el peso: peso = m · g → m = peso / g
• Trabajo: T = F · d

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA)

• Aceleración: a = Δv / t
• Velocidad: v = v_i + a · t
• Tiempo: t = ( v − v_i ) / a
• Distancia: d = v_i · t + (1/2) · a · t²
• Ecuación de las velocidades: v² = v_i² + 2 · a · d
• Desplazamiento promedio: d = ( (v_f + v_i) · t ) / 2
• Si v_i = 0: d = (1/2) · a · t², v_f = a · t, v_f² = 2 · a · d

Fricción y movimiento circular

• Fuerza de fricción (componente tangencial): F_f = m · g · sin(

La Unificación de Electricidad y Magnetismo: El Legado de Oersted, Ampère y Faraday

Las investigaciones de Oersted, Ampère y Faraday expusieron la estrecha relación existente entre campos eléctricos y magnéticos. Oersted y Ampère demostraron que una corriente eléctrica crea un campo magnético, y Faraday demostró que un campo magnético variable induce una corriente eléctrica en un circuito. El físico escocés J. C. Maxwell hizo una descripción unificada de los fenómenos eléctricos, magnéticos y ópticos: la Teoría Electromagnética.

Las Predicciones de Maxwell y la Confirmación de Hertz

Maxwell predijo que un campo eléctrico variable genera un campo magnético y, a su vez, un campo magnético variable genera un campo eléctrico.... Continuar leyendo "Descubriendo el Electromagnetismo: De Oersted a Maxwell y el Espectro Electromagnético" »

Fuerzas Generalizadas y Ensamblaje en Elementos Finitos

• Las fuerzas generalizadas p.u.l. en el contorno del elemento (formado solo por el borde), ௘, son el resultado de integrar en el espesor las fuerzas de superficie sobre la superficie lateral del prisma, ௟௔௧ (contorno ௙,௟௧௘ del subdominio ௘, que pertenece al contorno ௙ del dominio), a las que se añaden las fuerzas de contacto con otros elementos, ௖ (contorno ௖ ௘ del subdominio ௘, que no pertenece al contorno del dominio); en el cuerpo aislado también se podrían añadir las reacciones en los tramos de borde apoyados, ௦ (contorno ௗ ௘ del subdominio ௘, que pertenece al contorno ௗ del dominio), según lo visto en el Tema 3/1.3.
• Las fuerzas ௟௔௧ darán

Principios de la Dinámica

Los principios fundamentales que rigen el movimiento de los cuerpos son:

• 1º Ley: Un cuerpo en el que no actúa una fuerza resultante no cambia su velocidad; si está en reposo, sigue en reposo; si está en movimiento, sigue en movimiento rectilíneo uniforme (MRU).
• 2º Ley: La fuerza resultante sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que le produce (F = m · a).
• 3º Ley: Un cuerpo que ejerce una fuerza sobre otro recibe de este una fuerza igual y de sentido contrario. Estas fuerzas se llaman de acción y reacción; son iguales en dirección y módulo, pero tienen sentido contrario.

Conceptos de Fuerza y Movimiento

Inercia

Es la resistencia que tiene un cuerpo de variar su estado de movimiento. Todo lo que tiene... Continuar leyendo "Fundamentos de Física: Dinámica, Estática y Conservación de la Energía" »