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

Refracción de la luz: reflexión total, leyes de Snell y defectos visuales

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Refracción de la Luz

La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio a otro en el que se propagan con distinta velocidad.

Reflexión Total

Cuando un rayo de luz pasa de un medio más denso a otro menos denso, el rayo se aparta de la normal. Llegará un momento en que, para un ángulo de incidencia menor de 90°, corresponderá un ángulo refractado de 90°, por lo que el rayo saldrá rasante. Al valor del ángulo de incidencia para el que el ángulo de refracción es de 90° se le llama ángulo límite.

Cualquier rayo con un ángulo de incidencia mayor que el límite se reflejará en lugar de refractarse. Este es el fenómeno de la reflexión total.

Leyes de Snell

Las leyes de Snell describen...

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Mecánica de fluidos: conceptos fundamentales, principios y tipos de flujo

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Mecánica de Fluidos

Introducción

En este documento, se explorarán los conceptos fundamentales y principios relacionados con la mecánica de fluidos. Se abordarán temas como la viscosidad, la presión, la tensión superficial, el principio de Arquímedes, el principio de Pascal, el caudal, los diferentes tipos de flujo y la ecuación de Bernoulli.

Fluidos

Un fluido es una sustancia que, debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que lo contiene.

Viscosidad

La viscosidad es el coeficiente de fricción interna del fluido. La viscosidad cinemática interviene junto a las fuerzas debidas a la viscosidad y las fuerzas de inercia, que dependen de la densidad.

Principio de Pascal

El Principio de Pascal...

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Fundamentos de la mecánica clásica: leyes de Newton, gravitación y cinemática circular

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Fundamentos de la Mecánica Clásica

Leyes de Newton

Las Leyes de Newton son tres principios fundamentales que describen el movimiento de los cuerpos y las fuerzas que actúan sobre ellos. Son la base de la mecánica clásica.

1.ª Ley de Newton: Ley de la Inercia

Si un cuerpo no está bajo la acción de ninguna fuerza neta externa, o si las fuerzas que actúan sobre él están compensadas, mantendrá su estado de movimiento (reposo o movimiento rectilíneo uniforme).

2.ª Ley de Newton: Ley Fundamental de la Dinámica

Si se aplica una fuerza neta (F) sobre un cuerpo, este experimentará una aceleración (a) que será directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a su masa (m). La fórmula es: F = m * a.

3.ª Ley de Newton:

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Ejercicios de Leyes de Newton y dinámica: fuerzas, equilibrio y rozamiento

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Cuestionario de Dinámica: Principios de Fuerza y Movimiento

A continuación, se presenta una serie de ejercicios fundamentales para comprender las Leyes de Newton y el comportamiento de los cuerpos bajo la acción de diversas fuerzas.

Ejercicios de Aplicación

  1. Inercia: Un autobús frena bruscamente y los pasajeros se inclinan hacia delante. La mejor explicación es que: b) su cuerpo tiende a mantener el movimiento que llevaba.
  2. Equilibrio de fuerzas: Un libro está en reposo sobre una mesa. ¿Cuál de estas afirmaciones es correcta? c) Actúan el peso y la fuerza normal, y se equilibran.
  3. Resultante nula: Al empujar una caja y no conseguir moverla, podemos concluir que: c) la resultante horizontal sobre la caja es nula.
  4. Fuerza de rozamiento: ¿En
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Estabilidad en el equilibrio y Primera Ley de Newton: conceptos y aplicaciones

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Estabilidad en el Equilibrio

Para que exista equilibrio, deben cumplirse ciertas condiciones. Cuando esto sucede, se dice que el cuerpo está en **equilibrio**, lo cual es un concepto absoluto. Sin embargo, dentro de esta situación, se puede tener más o menos **estabilidad**, lo cual es un concepto relativo. La estabilidad depende de varios factores:

  1. Base de sustentación: A mayor base, mayor estabilidad. No obstante, en ocasiones es útil reducir la base de sustentación para aumentar la estabilidad cuando se consideran las fuerzas desestabilizadoras. Por ejemplo, en la posición de guardia en esgrima.
  2. Proyección del Centro de Gravedad (CG) sobre la base de sustentación: La estabilidad aumenta cuanto mayor es la distancia entre la proyección
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Ejercicios resueltos de física: cinemática, dinámica, hidrostática y ley de Hooke

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Ejercicio 1: Cinemática - MRU y MRUA

Una moto se mueve a una velocidad constante de 90 km/h y un coche parte del reposo con una aceleración de 1,5 m/s2.

a) ¿Qué vehículo recorre mayor distancia al cabo de 1 minuto?

Moto (MRU):

  • Velocidad constante: 90 km/h
  • Conversión a m/s: 90 km/h * (1000 m/km) * (1 h/3600 s) = 25 m/s
  • Fórmula: x = x0 + v * t
  • Cálculo: x = 0 + 25 m/s * 60 s = 1500 m

Coche (MRUA):

  • Aceleración: 1,5 m/s2
  • Fórmula: x = x0 + v0 * t + (1/2) * a * t2
  • Cálculo: x = 0 + 0 * 60 + (1/2) * 1,5 m/s2 * (60 s)2 = 2700 m

Conclusión: El coche recorre una mayor distancia (2700 m) que la moto (1500 m) al cabo de 1 minuto.

b) Velocidad que llevará el coche pasado ese tiempo

Coche (MRUA):

  • Fórmula: v = v0 + a * t
  • Cálculo: v = 0 + 1,5 m/s2 * 60 s = 90
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Calor, temperatura y mecanismos de propagación del calor en la materia

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Introducción al Calor y Equilibrio Térmico

Definición de Calor (Q)

El calor (Q) es la energía que fluye de un cuerpo con mayor temperatura a otro con menor temperatura hasta que ambas se igualan. Este proceso es fundamental para entender las interacciones energéticas en la materia.

Equilibrio Térmico

Se denomina equilibrio térmico al estado en el que dos cuerpos alcanzan la misma temperatura (T). Este fenómeno tiene lugar cuando se ponen en contacto dos cuerpos a distinta T, de tal manera que el que se encuentre a mayor temperatura cede calor al de menor, que capta este calor. De modo que el calor cedido y el calor captado son iguales.

Nota importante: La equivalencia correcta entre unidades de energía es 1 caloría (cal) ≈ 4.184 julios...

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Interacciones de la radiación con la materia y atenuación de fotones, neutrones y partículas cargadas

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Tipos de interacciones de la radiación con la materia

Interacción de los fotones con la materia

  • Efecto fotoeléctrico. El fotón desaparece y uno de los electrones atómicos es arrancado del átomo.
  • Interacción Compton. El fotón cede parte de su energía a un electrón.
  • Creación de pares. El fotón se convierte en un par electrón-positrón. Es necesario que Eγ > 1.022 MeV

Interacción de los neutrones con la materia

  • Colisiones elásticas (sin emisión γ) e inelásticas (con emisión γ).
  • Captura.
  • Fisión.

Interacción de las partículas cargadas con la materia

  • Excitación. Una partícula cargada provoca que un electrón pase a un nivel de energía superior. Al desexcitarse el electrón se emiten rayos-x.
  • Ionización. Una partícula cargada
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Fenómenos de la luz: reflexión, refracción, dispersión, difracción y polarización

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Reflexión

Es el cambio de dirección que experimenta un rayo de luz cuando choca contra la superficie de los cuerpos. Puede ser difusa (superficie rugosa) o especular (lisa). Sus elementos son el rayo incidente, rayo reflejado, normal, ángulo de incidencia y ángulo de reflexión. Sus leyes establecen que el rayo reflejado, el incidente y la normal están en el mismo plano, y que el ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.

Refracción

Es el cambio de velocidad y dirección de un rayo de luz cuando pasa de un medio a otro de distinto índice de refracción (posee los mismos elementos que en la reflexión). Si un rayo pasa de un medio en el que n1...

Dispersión

Es la descomposición en sus colores más simples que experimenta un rayo...

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Conceptos fundamentales de dinámica: fuerza, masa, inercia y leyes de Newton

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Conceptos Fundamentales de Dinámica

¿Qué es la Dinámica?

Es la parte de la física que estudia el movimiento en relación con las causas que lo producen. Describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con las causas que provocan los cambios de estado físico o de movimiento.

¿Qué es la Fuerza?

Es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas.

¿Qué son Fuerzas Equilibradas?

Se da cuando sobre un objeto actúan dos o más fuerzas de modo que son exactamente iguales en intensidad, pero en sentido contrario, de forma que se anulan.

¿Cuándo un Cuerpo está en Equilibrio?

Un cuerpo está en equilibrio cuando la sumatoria total de fuerzas, tanto...

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