Conceptos Fundamentales de Física: Gravitación, Electromagnetismo y Ondas
En este documento, se describen una serie de conceptos fundamentales de la física, que abarcan desde la gravitación hasta la fusión nuclear.
Gravitación
Ley de Gravitación Universal
Dos cuerpos se atraen el uno al otro con una fuerza que es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Campo Gravitatorio
Es la región del espacio en la que se aprecia la perturbación provocada por la masa de un cuerpo.
Intensidad del Campo Gravitatorio
En un punto, es la fuerza que una masa M ejerce sobre un cuerpo de masa unidad colocado en ese punto.
Potencial Gravitatorio
En un punto, es la energía potencial por unidad de masa en ese punto.
Líneas de Campo
Son líneas tangentes al vector intensidad de campo en cada punto.
Superficies Equipotenciales
Son regiones del espacio en las que el potencial gravitatorio tiene el mismo valor.
Electromagnetismo
Ley de Coulomb
Dos cuerpos cargados se atraen o se repelen con una fuerza que es proporcional a su carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Campo Electrostático
Es la región del espacio en la que se aprecia el efecto de un cuerpo cargado en reposo.
Intensidad del Campo Electrostático
Es la fuerza que el cuerpo de carga Q ejerce por cada unidad de carga positiva colocada en ese punto.
Potencial Eléctrico
En un punto, es la energía potencial por unidad de carga positiva en ese punto.
Ley de Lorentz
Cuando un cuerpo cargado penetra con una velocidad en una región del espacio donde existe un campo magnético, se ve sometido a una fuerza.
Fuerzas Magnéticas entre Corrientes
Una corriente eléctrica crea un campo. Cuando circula una corriente eléctrica en el seno de un campo magnético, aparece una fuerza magnética que puede desplazar el hilo. Dos corrientes paralelas del mismo sentido experimentan fuerzas atractivas; dos corrientes paralelas de sentido contrario experimentan fuerzas repulsivas. Un amperio es la unidad de intensidad de corriente.
Acción de un Campo Magnético
Cuando una carga q penetra con velocidad V en un campo magnético B, se ve sometida a una fuerza. Si V es perpendicular a B, la fuerza es máxima. Si V tiene cualquier otra dirección con respecto a B, la fuerza depende de su componente perpendicular a B. Si V tiene la misma dirección que B, no hay fuerza.
Aplicación de Campos Eléctricos y Magnéticos
Se han de aplicar de manera que el campo eléctrico E contraste con la fuerza magnética Fb. La relación entre los módulos es que sean iguales.
Indeterminación de Campos
No puede asegurarse la ausencia de campos, ya que puede haber un campo magnético B y otro eléctrico E de manera que la carga q no sufra ninguna fuerza que desvíe su trayectoria.
Ley de Faraday y Lenz
Establece que cuando se introduce un conductor cerrado en una zona donde existe un campo magnético B, la fuerza electromotriz (FEM) inducida es igual y de signo contrario a la rapidez con que varía el flujo en el circuito.
Generadores Eléctricos
Un generador eléctrico es un dispositivo capaz de transformar otro tipo de energía en energía eléctrica. La diferencia entre las centrales de producción de energía se da en el procedimiento que se sigue para conseguir el giro de las aspas de la turbina.
Ondas y Óptica
Ecuación del Movimiento Armónico Simple
Es el tipo de movimiento oscilatorio que tienen los cuerpos que se mueven por acción de una fuerza restauradora que es directamente proporcional a la distancia que separa el cuerpo de su posición de equilibrio y opuesta al sentido de su movimiento.
Onda
Perturbación que se origina tras la propagación de un movimiento vibratorio a través de un medio.
Propiedades de las Ondas
- Unidimensional: Una dirección.
- Bidimensional: En una superficie plana.
- Tridimensional: Tres direcciones en el espacio.
Dirección de las Ondas
- Longitudinales: Las partículas vibran en la misma dirección que avanzan.
- Transversales: Las partículas vibran perpendicularmente a su avance.
Potencia de Onda
Es la energía que transporta por unidad de tiempo.
Frente de Onda
Conjunto de puntos del medio que se encuentran en el mismo estado de vibración cuando los alcanza un movimiento ondulatorio.
Intensidad de Onda
Es la potencia por unidad de la magnitud del frente de onda.
Principio de Huygens
Las ondas avanzan de tal forma que un frente de ondas se convierte en un foco emisor de una onda de las mismas características.
Reflexión
Una onda choca con una superficie y retrocede avanzando por el mismo medio.
Refracción
Una onda choca con una superficie y avanza por el segundo medio.
Difracción
Una onda se encuentra con aberturas u obstáculos que le hacen cambiar su dirección.
Onda Estacionaria
Resultan de la superposición de dos ondas idénticas que se propagan en el mismo medio en sentido opuesto.
Ángulo Límite
Mayor ángulo que puede formar un rayo incidente con la normal para que se produzca refracción.
Dispersión
Es el proceso que separa un conjunto de entes físicos que se propagan juntos.
Polarización
Es una propiedad de las ondas transversales. Polarizar una onda es hacer que el vector que representa la perturbación vibre en la dirección perpendicular al avance de la onda.
Funcionamiento del Ojo
Los ojos funcionan como unas cámaras fotográficas sencillas. La lente del cristalino forma en la retina una imagen invertida de los objetos que enfoca, y la retina se corresponde con la película sensible a la luz.
Defectos de la Visión
- Miopía: Tienen el cristalino más convergente de lo normal. Se ve bien de cerca y mal de lejos. Se corrige con una lente divergente.
- Hipermetropía: Tienen el cristalino menos convergente de lo normal. Ven bien de lejos y mal de cerca. Se corrige con una lente convergente.
- Astigmatismo: Tienen una córnea deformada. No ven bien ni de cerca ni de lejos. Se corrige con lentes cilíndricas.
Lupa
Es un instrumento óptico que consta de una lente convergente de corta distancia focal, que desvía la luz incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto por detrás de ella.
Microscopio
Se trata de un instrumento óptico que contiene dos o más lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción.
Física Moderna
Efecto Fotoeléctrico
Fenómeno mediante el cual la luz, al incidir sobre un metal, le arranca electrones.
Leyes de Soddy-Fajans
- Cuando un nucleido emite una partícula alfa, se transforma en otro nucleido cuyo número atómico desciende en dos unidades.
- Cuando un nucleido emite una partícula beta, se transforma en otro nucleido cuyo número atómico aumenta en una unidad y su número de masa no varía.
- Cuando un nucleido emite radiación gamma, sigue siendo el mismo nucleido, pero en un estado energético diferente.
Fisión Nuclear
Es un proceso en el que un nucleido, generalmente de masa elevada, se rompe en dos fracciones más pequeñas.
Fusión Nuclear
Es un proceso en el que dos nucleidos de masa baja se unen dando lugar a un nucleido de masa más alta.