Conceptos Clave de Física: Energía, Ondas y Fenómenos Acústicos

Conceptos Fundamentales de Física

Energía y Propiedades Térmicas

Energía: Propiedad de los sistemas relacionada con la capacidad de cambiar o producir cambios en otros sistemas. Se transfiere y se transforma. Su unidad en el Sistema Internacional es el julio (J).

Ley de la Conservación de la Energía: Principio fundamental que establece que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.

Temperatura: Propiedad que mide el grado de agitación de las partículas de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kelvin (K).

Calor: Energía en tránsito que se transfiere espontáneamente del cuerpo con mayor temperatura al cuerpo con menor temperatura. Se mide en julios (J).

Dilatación Térmica: Aumento del volumen de un sistema debido al incremento de la energía cinética de sus partículas, provocado por un aumento de temperatura.

Contracción Térmica: Disminución del volumen de un sistema debido a la pérdida de energía cinética de sus partículas, provocada por una disminución de temperatura.

Fenómenos Ondulatorios

Ondas: Perturbaciones que se propagan transportando energía de un lugar a otro sin transportar materia. El punto donde se origina esta perturbación se denomina foco.

Clasificación de las Ondas

• Según su número de dimensiones de propagación:
  • Unidimensionales: Se propagan en una sola dimensión.
  • Bidimensionales: Se propagan en dos dimensiones.
  • Tridimensionales: Se propagan en tres dimensiones.
• Según la dirección de la perturbación respecto a la propagación:
  • Transversales: La dirección de la perturbación es perpendicular a la dirección de propagación de la onda.
  • Longitudinales: La dirección de la perturbación es paralela a la dirección de propagación de la onda.
• Según el medio material necesario para su propagación:
  • Mecánicas: Necesitan un medio material para propagarse.
  • Electromagnéticas: No necesitan un medio material para propagarse, pueden hacerlo en el vacío.

Interacciones de las Ondas

Reflexión: Cambio de dirección que experimenta una onda al chocar contra la superficie de un nuevo material, sin lograr penetrar en él.

Refracción: Cambio de dirección y velocidad que experimenta una onda al pasar de un medio de propagación a otro.

Difracción: Cambio de dirección que experimenta una onda cuando se encuentra con un obstáculo o una abertura de dimensiones similares a su longitud de onda.

Interferencias: Fenómeno que ocurre cuando dos o más ondas se superponen en el mismo punto del espacio.

• Constructivas: Las ondas se combinan y dan lugar a una perturbación de amplitud mayor a la de las ondas que interactúan.
• Destructivas: Las ondas se combinan y dan lugar a una perturbación de amplitud menor (o nula) a la de las ondas que interactúan.

Fenómenos Acústicos

Sonido: Perturbación que se propaga a través de un medio material en forma de onda longitudinal, en las tres dimensiones del espacio (aproximadamente 340 m/s en el aire a condiciones estándar).

Eco: Fenómeno que se produce cuando percibimos una onda sonora y, posteriormente, las ondas producidas por su reflexión, de forma que podemos distinguirlas claramente.

Reverberación: Fenómeno que se produce cuando percibimos, sin distinguirlas, una onda sonora y las ondas producto de su reflexión, debido a que el tiempo entre ellas es muy corto.

Ondas Electromagnéticas y Espectro

Ondas Electromagnéticas: Aquellas que pueden propagarse en el vacío, es decir, sin necesidad de un medio de propagación material.

Espectro Electromagnético: Conjunto de todas las ondas electromagnéticas ordenadas según sus longitudes de onda o sus frecuencias (a mayor longitud de onda, menor frecuencia).

Componentes del Espectro Electromagnético (de mayor a menor longitud de onda / menor a mayor frecuencia):

• Ondas de radio
• Microondas
• Infrarrojos
• Luz visible
• Ultravioleta
• Rayos X
• Rayos gamma