Conceptes Fonamentals de Física: Ones, So, Òptica i Forces

Moviment Ondulatori i Ones

Moviment Ondulatori

S'origina per una pertorbació en un punt determinat. No hi ha transport de matèria, únicament es transporta l'energia.

Ones

Pertorbació que avança i es propaga en un medi material o el buit, sense desplaçament net de matèria. Les podem classificar segons el moviment de la pertorbació:

• Transversals
• Longitudinals

Velocitat del So (Vso)

En l'aire: 340 m/s. La velocitat de propagació varia segons el medi:

• Sòlid: més ràpid
• Líquid: més lent
• Gas: molt més lent

El So

Es produeix per una vibració que es transmet de partícula en partícula.

Intensitat

Mesura l'energia que se li transmet a l'ona sonora.

To

Pot ser agut o greu, i es mesura pel nombre de vibracions per segon (freqüència).

Timbre

Permet distingir la mateixa nota produïda per diferents instruments o fonts.

Paràmetres Clau que Caracteritzen una Ona

Longitud d'Ona (λ)

Longitud que hi ha entre dues crestes o dues valls consecutives d'una ona. (Unitat: metres, m)

Amplitud d'Ona (A)

Màxim desplaçament o "alçada" de l'ona respecte a la seva posició d'equilibri. (Unitat: metres, m)

Període (T)

Temps que triga l'ona a completar un cicle o a propagar-se una longitud d'ona. (Unitat: segons, s)

Fórmula: T = 1/f

Freqüència (f)

Nombre de vibracions o cicles realitzats en un segon. (Unitat: Hertz, Hz o s⁻¹)

Fórmula: f = 1/T

Velocitat de Propagació (v)

Relació entre la longitud d'ona i el període, o la longitud d'ona i la freqüència.

Fórmula: v = λ/T = λ·f

Fenòmens Ondulatoris

Refracció

Fenomen pel qual un raig de llum o una ona canvia de direcció en passar d'un medi a un altre.

Reflexió

Fenomen pel qual una ona, en arribar a una superfície que separa dos medis, rebota i continua propagant-se pel mateix medi.

Es distingeix entre:

• Reflexió Nítida: en superfícies llises.
• Reflexió Difusa: en superfícies irregulars.

Òptica: Lents

Lents Convergents

El centre és més gruixut que els extrems. Fan que els raigs de llum paral·lels convergeixin en un punt.

Lents Divergents

Els extrems són més gruixuts que el centre. Fan que els raigs de llum paral·lels divergeixin.

Centre Òptic (O)

Centre geomètric de la lent. Els raigs que passen pel centre òptic no es desvien.

Eix Principal

Recta perpendicular al pla de la lent que passa pel centre òptic (O).

Focus (F)

Punt on convergeixen (o d'on semblen divergir) els raigs de llum paral·lels a l'eix principal després de travessar la lent.

Potència Òptica (P)

Inversa de la distància focal, mesurada en metres. La seva unitat és la diòptria (D).

Fórmula: P = 1/f (m)

Distància Focal (f)

Distància entre el centre òptic i el focus.

Forces i Pressió

Força Resultant

Suma vectorial de totes les forces que actuen sobre un cos. Si dues forces tenen la mateixa direcció i sentit, se sumen.

Pes

El pes d'un objecte és la força amb què la gravetat actua sobre la seva massa. (Fórmula: P = m·g)

Força Resultant de Dues Forces Concurrents

Es calcula mitjançant la suma vectorial de les forces, sovint utilitzant el mètode del paral·lelogram.

Forces Paral·leles en el Mateix Sentit

La força resultant és la suma de les seves magnituds i té el mateix sentit que les forces originals.

Nota important: En totes les fórmules de forces, si les forces tenen sentit contrari, es resten.

Pressió

Quocient entre la intensitat de la força (F) que s'aplica perpendicularment sobre una superfície i l'àrea (S) d'aquesta superfície.

Fórmula: P = F/S

La unitat del Sistema Internacional és el Pascal (Pa).

Força

Acció capaç de deformar un cos o de modificar el seu estat de moviment. Pot ser per contacte o a distància (gravitatòria, magnètica, elèctrica).

Tipus de Forces Fonamentals

• Força Gravitatòria
• Força Electromagnètica
• Força Nuclear Forta
• Força Nuclear Feble

Equilibri de Forces

Situació en què la força resultant sobre un cos és zero, i els efectes de totes les forces que actuen sobre ell es cancel·len entre si.

Forces Concurrents

Forces les línies d'acció de les quals es tallen en un mateix punt.

Llei de Hooke

Les forces aplicades sobre un cos elàstic són directament proporcionals a la deformació que produeixen, sempre que no se superi el límit elàstic.

Pressió Hidrostàtica

La pressió que exerceixen les molècules d'un fluid a causa del seu pes.

Pressió Atmosfèrica

La pressió que exerceix l'aire de l'atmosfera sobre la superfície de la Terra.

Força d'Empenyiment (Empenta)

Força ascendent que fa que els objectes submergits en un fluid semblin tenir un pes menor (pes aparent).

Principi d'Arquimedes

Tot cos submergit parcialment o totalment en un fluid experimenta una força vertical ascendent anomenada empenta, que és igual al pes del fluid desallotjat.