Chuletas y apuntes de Física

Fundamentos de Cinemática Lineal

La cinemática lineal es el estudio del movimiento lineal. Las magnitudes que se emplean son: posición, desplazamiento, trayectoria, velocidad y aceleración.

Vectores en Cinemática Lineal

1. Vector posición (r͐): Une el punto o posición donde se encuentra el móvil en cada instante con el origen del sistema de referencia. Define la posición que ocupa una partícula en cada instante.

2. Vector desplazamiento (Δr͐): Diferencia entre dos vectores posición (posición final - posición inicial). Para que exista desplazamiento, debe haber una diferencia entre la posición inicial y final. Δr͐ = r͐2 - r͐1

3. Trayectoria: Es la línea que describe un móvil en su movimiento o el conjunto de posiciones.

Velocidad:

. Ecuación de Bernoulli

Fórmula General:

P+12ρv2+ρgh=constanteP + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho g h = \text{constante}P+21​ρv2+ρgh=constante

Entre dos puntos:

P1+12ρv12+ρgh1=P2+12ρv22+ρgh2P_1 + \frac{1}{2} \rho v_1^2 + \rho g h_1 = P_2 + \frac{1}{2} \rho v_2^2 + \rho g h_2P1​+21​ρv12​+ρgh1​=P2​+21​ρv22​+ρgh2​

• PPP: presión (Pa)
• ρ\rhoρ: densidad del fluido (kg/m³)
• vvv: velocidad del fluido (m/s)
• ggg: gravedad (9.81 m/s²)
• hhh: altura desde un plano de referencia (m)

Ejemplo de Bernoulli:

Un fluido con ρ=1000 kg/m3\rho = 1000 \, \text{kg/m}^3ρ=1000kg/m3 fluye entre dos puntos.
En el punto 1:

• P1=200,000 PaP_1 = 200{,}000 \, \text{Pa}P1​=200,000Pa
• v1=2 m/sv_1 = 2 \, \text{m/s}v1​=2m/s
• h1=5 mh_1 = 5 \, \text{m}h1​=

Física: Estudio de la Materia y sus Interacciones

La física estudia las propiedades de la materia y sus interacciones mutuas, con el fin de explicar las propiedades generales de los cuerpos y de los fenómenos naturales sin cambiar su naturaleza.

Conceptos Fundamentales

• Física: Estudia las propiedades de la materia y sus interacciones.
• Conceptos Fundamentales:
  • Espacio-Longitud: Propiedad que define la extensión de un objeto.
  • Tiempo-Intervalo de Duración: Duración de un evento.
  • Materia-Masa: Cantidad de materia en un objeto.

Medición

La medición es un proceso básico de la ciencia que consiste en comparar un patrón seleccionado con el objeto y fenómeno, para ver cuántas veces el patrón está contenido en esa magnitud.

• Mediciones Directas:

¿En qué consistíó el experimento de Thompson?

Thompson diseño un experimento con la finalidad de determinar la relación q/m mediante la aplicación de campos eléctricos y magnéticos.

Thompson fijo valores de campo eléctrico y determino los valores de campo magnético que hacen que los rayos catódicos finalicen en el mismo punto en que lo harían sin la intervención de los campos

Thomson concluyo que:

Los rayos catódicos no son iones de los gases enrarecidos sino que deben ser fragmentos de los átomos

No son un fragmento cualquiera sino un fragmento que es el mismo para todos los átomos. Es decir, forma parte de todos los átomos y se le denomino electrón

El estudio de la relación q/m de los rayos canales revelo que su valor dependía... Continuar leyendo "Diferencia entre el modelo de Dalton y el de Thomson" »

Guías de Onda (GO)

Las Guías de Onda (GO) son estructuras que consisten de un solo conductor. Se utilizan comúnmente dos tipos: de sección rectangular y de sección circular. La guía de onda es más efectiva a frecuencias más bajas. Son ideales para transmitir señales con bajas pérdidas, por lo que se usan en microondas, a pesar de su ancho de banda limitado y mayor volumen comparado con líneas impresas o coaxiales para la misma frecuencia.

Las GO permiten la creación de diversos dispositivos como acopladores direccionales, filtros y circuladores.

Sus formas pueden ser elípticas, rectangulares o redondas. El ancho (a) determina el rango de frecuencia de la guía de onda, y el alto (b) o dimensión pequeña determina la capacidad de... Continuar leyendo "Propagación de Energía en Guías de Onda: Modos, Dispositivos y Aplicaciones" »

Ejercicios de Convertidores CC/CC

Ejercicio 3: Convertidor Boost

Un convertidor CC/CC Boost opera a 5 kHz y proporciona 150 V a una carga de 25 Ω desde una fuente de 40 V. La inductancia es de 200 µH. Se considera despreciable el rizado y los semiconductores son ideales. Calcular el ciclo de trabajo (D) sabiendo que opera en MCC (Modo de Conducción Continua).

Cálculo:

• V_o = V_i / (1 - D)
• 150 = 40 / (1 - D)
• D = 0,733

Ejercicio 4: Convertidor Buck

Un convertidor CC/CC Buck tiene una frecuencia de 100 kHz y una potencia de salida de 150 W sobre una carga resistiva. La V_i varía entre 20 V y 50 V y la V_o es de 15 V. Calcular el valor mínimo de inductancia que garantiza MCC. Considerar tensión de salida constante y semiconductores ideales.

Cálculo:

• V_o

Energía en el Movimiento Armónico Simple (MAS)

La energía de una partícula que realiza un Movimiento Armónico Simple (MAS) está compuesta por dos contribuciones fundamentales: la energía cinética (Ec), asociada a la velocidad de la partícula, y la energía potencial (Ep), debida a la fuerza recuperadora (una fuerza conservativa).

Cálculo de las Energías

A continuación, calculamos ambas energías y su suma para obtener la energía total:

a) Energía Cinética (Ec)

La energía cinética se define como:

Ec = 1/2mv²

Sustituyendo la expresión de la velocidad en el MAS (v = Aωcos(ωt+ρ0)), obtenemos:

Ec = 1/2m[Aωcos(ωt+ρ0)]²

Ec = 1/2mA²ω²cos²(ωt+ρ0)

Dado que k = mω² (constante elástica), la expresión se simplifica a:

Ec = 1/2KA²cos²(

Onda: Propagación de Energía sin Materia

Una onda es la propagación de una perturbación vibracional en la cual se transmite energía, pero no materia. Cualquier onda viene caracterizada por su amplitud, A, longitud, λ (lambda), y frecuencia, f. La relación entre estas es: f = v/λ.

Efecto Fotoeléctrico: Emisión de Electrones por Luz

El efecto fotoeléctrico es el fenómeno por el cual muchos materiales expulsan electrones cuando son iluminados con luz adecuada. Cada material fotoemisor tiene una frecuencia mínima, denominada frecuencia umbral, por debajo de la cual no se emiten electrones por muy intensa que sea la radiación o mayor el tiempo de exposición. Los electrones emitidos son recogidos en un ánodo y pueden emplearse para mantener... Continuar leyendo "Física Cuántica Esencial: Ondas, Espectros Atómicos y Principios Fundamentales" »

Frenada: Factors Clau i Càlculs Essencials

Exercici 1: Càlcul de la Força de Frenada

Disposem d'un vehicle de 1400 kg que frena sobre asfalt normal, moll i amb pneumàtics usats. El vehicle té una distribució de pes del 60% a l'eix davanter i un 40% a l'eix posterior. Calcula la força de frenada màxima per eix. Si circula a 70 km/h i es deté en 5 segons, calcula la desacceleració, l'eficiència de frenada i la distància de parada.

Dades:

• Pes (P): 1400 kg
• Coeficient d'adherència (asfalt normal, moll): 0,5 (pneumàtics usats)
• Distribució de pes: 60% eix

La Energía: Conceptos Fundamentales y Tipos

Energía: Capacidad que tienen los cuerpos para producir transformaciones en ellos mismos o en otros.

Tipos de Energía

• Cinética: La que tienen los cuerpos en movimiento.
• Potencial: Energía almacenada en algunos cuerpos o sistemas.
  • Potencial gravitatoria: Almacenada en cuerpos situados a una altura del suelo. Ep = m · g · h
  • Potencial elástica: La que tienen los cuerpos elásticos cuando se encuentran deformados.
• Mecánica: Suma de la energía cinética más la energía potencial.
• Eléctrica: Relacionada con la carga de la materia.
• Electromagnética: La que transportan las ondas electromagnéticas.
• Química: La implicada en fenómenos o reacciones químicas.
• Nuclear: Energía implicada en las reacciones