Compendio de Fórmulas Físicas Esenciales: Campos, Ondas y Cuántica

Categoría

Concepto

Fórmula

Unidades

Notas

Fuerza

Ley de Gravitación Universal

F = G·m₁·m₂ / r²

N

Masas puntuales

Campo

Intensidad del campo gravitatorio

g = G·M / r²

N/kg o m/s²

Campo de masa puntual

Fuerza

Peso

F = m·g

N

Cerca de la Tierra

Potencial

Potencial gravitatorio

U = -G·M / r

J/kg

Potencial escalar

Energía

Energía potencial gravitatoria

Ep = -G·M·m / r

J

Desde el infinito

Energía

Energía cinética

Ec = ½·m·v²

J

—

Energía

Energía mecánica

Em = Ec + Ep

J

—

Velocidad

Velocidad de escape

ve = √(2·G·M / r)

m/s

Escapar del campo

Fuerza

Fuerza centrípeta

Fc = m·v² / r

N

Movimiento circular

Velocidad

Velocidad orbital

v = √(G·M / r)

m/s

Órbita circular

Periodo

Periodo orbital

T = 2π·√(r³ / G·M)

s

Órbita circular

Kepler

Tercera Ley de Kepler

T² / r³ = K

s²/m³

K depende del sistema

Kepler

Segunda Ley de Kepler

r × v = constante

m²/s

Conservación del momento angular

Momento

Cantidad de movimiento

p = m·v

kg·m/s

—

Momento

Momento angular

L = r × p = m·v·r

kg·m²/s

Movimiento circular

Trabajo

Trabajo con fuerzas no conservativas

Em_f = Em_i + W_nc

J

—

Categoría

Concepto

Fórmula

Unidades

Notas

Fuerza

Ley de Coulomb

F = k·q₁·q₂ / r²

N

Cargas puntuales

Campo

Campo eléctrico

E = k·Q / r²

N/C

Creado por Q

Fuerza

Fuerza sobre una carga

F = q·E

N

Depende del signo de q

Potencial

Potencial eléctrico

V = k·Q / r

V (J/C)

V = 0 en ∞

Energía

Energía potencial eléctrica

Ep = q·V

J

—

Campo-potencial

Relación campo y potencial

E = -∇V

N/C

Campo conservativo

Trabajo

Trabajo del campo eléctrico

Wcampo = -q·(Vf - Vi)

J

—

Trabajo

Trabajo externo

Wext = q·(Vf - Vi)

J

—

Campo

Campo uniforme entre placas

E = V / d

N/C

Placas planas

Condensador

Capacidad

C = Q / V

F

—

Condensador

Capacidad (placas planas)

C = ε₀·A / d

F

Sin dieléctrico

Condensador

Energía almacenada

U = ½·C·V²

J

—

Gauss

Ley de Gauss

Φ = ∮E·dS = Qint / ε₀

N·m²/C

Campo en simetría

Distribución

Campo eléctrico de un hilo cargado

E = λ / (2·π·ε₀·r)

N/C

λ = Q / L

Distribución

Campo eléctrico de una lámina infinita

E = σ / (2·ε₀)

N/C

σ = Q / A

Dipolo

Campo de un dipolo en su eje perpendicular

E = k·p / r³

N/C

p = q·d

Energía

Energía potencial de cargas múltiples

U = Σ(k·qi·qj / rij)

J

Energía del sistema

Descripción

Fórmula

Posición en Movimiento Armónico Simple (M.A.S.)

x = A · sen(ωt + γ₀)

Velocidad en M.A.S.

v = A · ω · cos(ωt + γ₀)

Aceleración en M.A.S.

a = -A · ω² · sen(ωt + γ₀)

Relación aceleración-posición (M.A.S.)

a = -ω² · x

Fuerza en un muelle (Ley de Hooke)

F = -K · x

Energía potencial elástica

Ep = ½ · K · x²

Energía cinética

Ec = ½ · m · v²

Energía cinética en M.A.S.

Ec = ½ · m · A² · ω² · cos²(ωt + γ₀)

Energía potencial en M.A.S.

Ep = ½ · m · A² · ω² · sen²(ωt + γ₀)

Energía mecánica total (M.A.S.)

Em = ½ · m · A² · ω²

Frecuencia angular

ω = 2π / T

Número de onda

k = 2π / λ

Frecuencia

f = 1 / T

Velocidad de propagación

v = λ / T

Onda armónica

y = A · sen(ωt ± kx + γ)

Velocidad de una partícula en una onda

v = A · ω · cos(ωt ± kx + γ)

Diferencia de fase entre dos puntos

δ = k(x₂ - x₁)

Diferencia de fase entre dos instantes

δ = ω(t₂ - t₁)

Descripción

Fórmula

Energía de un fotón

E = h · f

Velocidad de la luz

c = λ · f

Ley de Wien

λ_max · T = constante

Ley de Stefan-Boltzmann

I = σ · T⁴

Niveles de energía (modelo de Bohr)

E_n = -b / n²

Longitud de onda de De Broglie

λ = h / p

Momento lineal

p = m · v

Energía de enlace

E = Δm · c²

Energía de enlace por nucleón

E/A

Número de núcleos radiactivos tras un tiempo t

N(t) = N₀ · e^(-λt)

Actividad radiactiva

A = λ · N

Semivida (Periodo de semidesintegración)

t₁/₂ = ln(2) / λ

Ley de Snell

n₁ · sen(θ₁) = n₂ · sen(θ₂)

Descripción

Fórmula

Fuerza de Lorentz

F = q · v · B · sen(α)

Fuerza centrípeta (en campo magnético)

q · v · B = m · v² / R

Selector de velocidad

v = E / B

Fuerza sobre un conductor con corriente

F = I · L · B · sen(α)

Campo magnético de un hilo recto

B = μ₀ · I / (2πr)

Fuerza entre dos hilos paralelos con corriente

F/ℓ = μ₀ · I₁ · I₂ / (2πd)

Flujo magnético

Φ = B · A · cos(θ)

Ley de Faraday-Lenz

ε = -N · dΦ/dt

Ley de Ohm

I = ε / R

Energía cinética en ciclotrón

E_cin = n · q · V