Chuletas y apuntes de Física de Universidad

Carga Eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión. Los materiales se consideran cargados cuando tienen un exceso o un defecto de carga.

• Hay dos tipos de carga: positiva (+) y negativa (-).
• Dos cargas con el mismo signo se repelen y con distinto signo se atraen.
• La fuerza de atracción o repulsión es directamente proporcional a la cantidad de carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, según la ley de Coulomb.
• La constante dieléctrica relativa (ε_r) depende del material. Para el aire o el vacío, ε_r = 1.

Campo Eléctrico

El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. Para una carga puntual... Continuar leyendo "Fórmulas de Electrostática y Circuitos Eléctricos: Conceptos y Aplicaciones" »

¿Cuánto vale la diferencia de potencial entre los bornes de una batería cuando no se toma corriente de ella?

Respuesta: Para una batería con fem E y resistencia interna r, la tensión en bornes viene dada por:

V_ab = V_a - V_b = E - I r.

Si no se toma corriente (I = 0), la diferencia de potencial en los bornes es igual a la fem: V_ab = E.

Si un solenoide se modifica físicamente duplicando el número de vueltas y después disminuye a la mitad la corriente que pasa por él, ¿qué ocurre con la inductancia y el flujo?

Respuesta: La inductancia de un solenoide ideal (longitud mucho mayor que su radio, o fórmula aproximada) es proporcional al cuadrado del número de vueltas:

L = μ_0 (N^2) A / d (para un solenoide simple con longitud d y área... Continuar leyendo "Electromagnetismo: dudas frecuentes sobre potencial, inducción y campos magnéticos" »

Càlcul de la Superfície de Taula Sense Cobrir

Aquest document detalla la resolució d'un problema matemàtic per calcular l'àrea d'una taula que queda sense cobrir per uns tapets circulars, seguint les fases del mètode de Polya.

Fase 1: Comprendre el Problema

Problema llegit i comprès. S'identifiquen les següents dades i incògnites:

• Dades: Taula de dimensions 120 cm x 80 cm; 6 tapets que caldrà disposar en dues fileres, tangents (en quatre punts cadascun: els quatre dels cantons, tangents a dos costats i a dos tapets; i els del mig, al costat i a tres tapets).
• Incògnites: La superfície de la taula que queda sense cobrir.

El problema és resoluble? Per tal de saber si és resoluble, cal comprovar que la condició de tangència fa que els... Continuar leyendo "Càlcul d'Àrees i Sistemes Numèrics: Resolució de Problemes Matemàtics" »

Estática del Punto y del Cuerpo Rígido

La estática es el capítulo de la mecánica que estudia el equilibrio de los cuerpos sometidos a la acción de fuerzas. Además de tener interés para la técnica, son numerosas las aplicaciones de la estática a problemas de interés geofísico, por ejemplo, el equilibrio y estabilidad en la corteza terrestre, tanto a gran escala como a pequeña escala, y de las capas fluidas de la Tierra.

Estática del Punto Material

En ausencia de movimiento, la aceleración de un punto material es nula. La Segunda Ley de Newton establece entonces que la condición necesaria y suficiente para el equilibrio de un punto material es F = 0, siendo F la resultante de las fuerzas que actúan sobre el punto.

La aplicación... Continuar leyendo "Fundamentos de Estática: Equilibrio de Puntos Materiales y Cuerpos Rígidos" »

Selector de Velocidades

El selector de velocidades se utiliza para seleccionar partículas de un haz con una velocidad determinada. Cuando una partícula de carga q y masa m entra en una región con campos eléctrico y magnético perpendiculares, las partículas que no se desvían son aquellas que cumplen la siguiente condición: V = E/B.

Espectrómetro de Masas

El espectrómetro de masas es una extensión del experimento de Thomson para la medición de masas atómicas, moleculares, iónicas, etc. Consta de:

• Un selector de velocidades o un acelerador.
• Una región de campo magnético.

La relación carga-masa de la partícula se determina midiendo el radio de la trayectoria que describe la partícula en una placa fotográfica.

Ciclotrón

El ciclotrón... Continuar leyendo "Conceptos Fundamentales de Física: Desde el Espectrómetro de Masas hasta el Ciclo de Carnot" »

Si hacemos el gradiente del desarrollo en armónicos esféricos del potencial, obtendremos el campo magnético. Una vez que tenemos las coordenadas (x, y, z), podemos obtener la declinación, la inclinación y el campo magnético de la Tierra.

Declinómetro e Inclinómetro: Instrumentos para la Medición del Campo Magnético

El aparato que utilizamos es el declinómetro/inclinómetro. Se fundamenta en eliminar todos los elementos ferromagnéticos de un teodolito, sustituyéndolos por materiales diamagnéticos (como el latón) o paramagnéticos que no distorsionen el campo. También se le coloca un magnetómetro fluxgate paralelo al catalejo del instrumento, el cual nos indicará el valor del campo magnético en la dirección del catalejo.

Procedimiento

Magnetismo y sus Propiedades

PARAMAGNÉTICAS: El paramagnetismo se presenta en sustancias cuyos átomos tienen momentos magnéticos permanentes que interactúan entre sí solo muy débilmente, dando lugar a una susceptibilidad magnética (Xm) positiva y muy pequeña. La fracción de los momentos que se alinean con el campo depende de la intensidad de este y de la temperatura. Esta fracción es normalmente pequeña, pues la energía de un momento magnético en un campo magnético externo es típicamente mucho menor que la energía interna de un átomo del material.

FERROMAGNÉTICAS: El ferromagnetismo se presenta en el hierro, cobalto y níquel y en aleaciones de estos materiales entre sí. El ferromagnetismo es debido a una interacción intensa... Continuar leyendo "Magnetismo, Transformadores y Alternadores: Un Estudio Detallado" »

Evolución Histórica de los Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Dalton

La materia es discontinua y está formada por partículas inalterables e indivisibles: los átomos. Posteriormente, Thomson descubrió que los átomos podían dividirse, lo que demostró que el modelo de Dalton era erróneo.

Modelo Atómico de Thomson (Modelo del Pudín de Pasas)

Tras el descubrimiento de los electrones (mediante los rayos catódicos) y la posterior identificación de partículas positivas (rayos canales), Thomson propuso que el átomo estaba formado por un conjunto de electrones incrustados en una masa esférica de densidad uniforme y cargada positivamente (protones), de manera que el conjunto era eléctricamente neutro.

Modelo Atómico de Rutherford (Modelo

Ley de Coulomb

Dos cargas del mismo tipo se repelen, mientras que si son de distinto tipo se atraen. La dirección en la que se manifiesta dicha fuerza viene determinada por una recta que une ambas cargas.

Principio de Superposición

La fuerza resultante de la acción combinada de una serie de cargas es igual a la suma vectorial de las acciones individuales de cada una de ellas.

Campo Eléctrico

Si denotamos por E al campo eléctrico producido por un conjunto de cargas, la fuerza de Coulomb que se produce sobre una carga q es: F = qE. Por lo tanto, E = KQ/d², donde K es la constante de Coulomb, Q es la carga que genera el campo y d es la distancia al punto donde se calcula el campo.

Densidad de Carga

Si una carga eléctrica Q está distribuida por... Continuar leyendo "Conceptos Fundamentales de Electrostática y Corriente Eléctrica" »