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

Ondas

Dirección de Propagación

Medio de Propagación

Reflexión y Refracción de la Luz: Fundamentos Ópticos

La reflexión es el fenómeno por el cual la luz, al incidir sobre una superficie, no penetra en el medio, sino que rebota y es dispersada. La dirección en que se refleja la luz está determinada por el tipo de superficie:

• Especular: Superficie brillante o pulida, donde toda la luz se refleja en una única dirección, creando una imagen clara.
• Difusa: Superficie mate, donde la luz se esparce en todas direcciones, resultando en una reflexión sin imagen definida.
• Mixta: Cuando la superficie es intermedia, como un papel brillante o una superficie metálica sin pulir, predomina una dirección de reflexión sobre las demás, pero con cierta dispersión.

La refracción es un cambio de dirección... Continuar leyendo "Óptica Física: Comportamiento de la Luz y Principios de Microscopía" »

ROTACIONAL DE UN CAMPO VECTORIAL

Llamamos remolino a un vector axial que nos indicará si una línea de corriente es una línea cerrada en torno a un punto en un campo vectorial. Rotacional: el vector axial que nos da la curvatura de las líneas de fuerza en un campo, la densidad superficial de remolinos o el número de remolinos que existen en una superficie unitaria. Si consideramos una superficie dividida en superficies elementales y en cada una de ellas un remolino unitario, tal como se indica:

Δℝ = lim _ΔS→0∮c*d.L/ΔS.

“La circulación a lo largo de una línea cerrada es igual al flujo del rotacional en dicha línea”.

∬_srot ∇ * d∇ = ∮_c∇ * d∇

Si el campo es conservativo:

∮_c∇ * d∇ = 0 → rot ∇ = 0

∇_(x,y,z) ∇₍

Luz

Reflexión Total Interna

Cuando la luz incide desde un medio de índice de refracción alto hacia un medio de índice de refracción más bajo, el haz transmitido desaparece a partir de un cierto ángulo de incidencia llamado ángulo límite.

Proceso de Interacción Radiación-Materia

• Propagación Rectilínea en Medio Homogéneo: Podemos ver la imagen del paisaje.
• Dispersión de Rayleigh (Scattering Rayleigh): Luz dispersada en la atmósfera.
• Dispersión de Mie (Scattering Mie): Luz dispersada en las nubes.
• Absorción: Las nubes cambian de color blanco a gris debido a la absorción, así como los colores de los objetos son debidos a la absorción selectiva de la radiación incidente por parte de los distintos materiales.

Ángulo de Brewster

Ángulo... Continuar leyendo "Principios Fundamentales de Óptica y Acústica: Fenómenos Ondulatorios" »

Corriente Inversa en la Unión PN

La corriente inversa en una unión PN presenta las siguientes características:

• A una temperatura dada, es casi independiente de la tensión inversa aplicada.
• Aumenta con la temperatura.
• Es aproximadamente proporcional al área de la unión.
• Disminuye al incrementar el grado de dopaje (al aumentar la cantidad de portadores mayoritarios, disminuye la de portadores minoritarios).

En un diodo real, en la corriente inversa también intervienen procesos físicos de segundo orden no considerados. De forma que la corriente inversa se incrementa ligeramente con la tensión inversa aplicada.

La Unión PN en Polarización Directa

Si aplicamos una tensión positiva al lado P respecto al N, se observan los siguientes efectos:... Continuar leyendo "Fundamentos de la Unión PN y el Diodo Semiconductor: Funcionamiento y Modelos" »

Electrostática, Campo y Potencial Eléctricos

Interacción entre Cargas Puntuales

La fuerza entre dos cargas puntuales se calcula con la siguiente fórmula:

F = K · (q1 · q2) / r^2

Campo Eléctrico Creado por Cargas Puntuales

El campo eléctrico generado por una carga puntual se define como:

E = K · Q / r^2

Y la fuerza que experimenta una carga dentro de un campo eléctrico es:

F = q · E

Campo Creado por Distribuciones Continuas de Carga

• Densidad lineal de carga: λ = q / L
• Densidad superficial de carga: σ = q / S
• Densidad volumétrica de carga: ρ = q / vol

Flujo Eléctrico

El flujo eléctrico a través de una superficie se calcula como:

Φ = E · S · cos α

Ley de Gauss

La ley de Gauss establece que el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada... Continuar leyendo "Conceptos Fundamentales de Electricidad y Magnetismo: Fórmulas y Aplicaciones" »

¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura?

El calor es la energía total del movimiento molecular en una sustancia, mientras que la temperatura es una medida de la energía molecular media.

Métodos de Transferencia de Calor

Existen tres métodos principales mediante los cuales se transfiere el calor:

• Conducción

  La conducción es la forma de transferencia directa de calor, y se produce mediante el traspaso de energía de molécula a molécula dentro de un material o entre materiales en contacto directo.

• Convección

  Es la transferencia de calor que ocurre en fluidos (líquidos o gases) por el movimiento macroscópico de dicho fluido, ya sea de forma natural (debido a diferencias de densidad) o forzada (mediante ventiladores, bombas, etc.)

1. ¿Por qué las lámparas de incandescencia tienen bajo rendimiento luminoso?

Porque la mayor parte de la radiación que emiten se encuentra en la zona no visible del espectro electromagnético, principalmente como radiación infrarroja (calor).

2. El Ciclo del Halógeno en Lámparas

El tungsteno del filamento se evapora debido a la alta temperatura del mismo. En presencia del halógeno, se forma un halogenuro de tungsteno. Por un fenómeno de convección, el halogenuro se desplaza hacia el filamento y las altas temperaturas de este lo disocian, depositando el tungsteno de nuevo en el filamento (aunque en un sitio diferente), comenzando así el ciclo nuevamente.

Con este ciclo se consigue prolongar significativamente la vida útil del filamento.... Continuar leyendo "Fundamentos de la Emisión de Luz: Lámparas, Ciclos y Fenómenos Lumínicos" »

Aplicaciones de la Estática de Fluidos

1. Barómetro de Mercurio (Experimento de Torricelli)

Los aparatos que miden la presión atmosférica se denominan barómetros. En 1643, E. Torricelli realizó el primer experimento que demostró la existencia de la presión atmosférica. Este consistía en un tubo cerrado, relativamente largo, colocado boca abajo y lleno de mercurio sobre un recipiente que contenía el mismo fluido. El tubo no se vacía completamente, sino que el mercurio solo desciende un poco. En la parte superior del tubo se genera un hueco, que podemos considerar prácticamente vacío (P ≈ 0). La presión en dos puntos situados a la misma altura dentro del fluido es la misma (P₁ = P₂). Por lo tanto, la altura h que adquiere el fluido... Continuar leyendo "Principios Fundamentales de la Estática de Fluidos y sus Aplicaciones Prácticas" »

Fuerzas entre Corrientes Eléctricas

Caso de Dos Hilos Rectos, Paralelos e Infinitos

Explicación de las Fuerzas Magnéticas entre Corrientes: Las corrientes eléctricas ejercen fuerzas magnéticas entre sí debido al movimiento de las cargas. Una carga en movimiento crea un campo magnético que, a su vez, ejerce una fuerza sobre otra carga en movimiento.

Ecuación de Lorentz: Partiendo de la ecuación de Lorentz, podemos analizar las fuerzas entre dos hilos rectos, paralelos e infinitos que transportan corrientes paralelas o antiparalelas.

Caso 1: Corrientes Paralelas

Supongamos dos conductores rectilíneos y paralelos separados por una distancia r, por los que circulan corrientes I₁ e I₂ en el mismo sentido. Cada conductor se encuentra dentro... Continuar leyendo "Fuerzas entre Corrientes Paralelas: Definición del Amperio" »