Conceptos Fundamentales de Física: Calor, Luz y Sonido

Calor

Temperatura

TEMPERATURA: Propiedad que mide la agitación térmica de un cuerpo, proporcional al calor.

Equilibrio Térmico

EQUILIBRIO TÉRMICO: Estado de igualdad de temperaturas alcanzado por contacto entre cuerpos con diferentes temperaturas iniciales.

Propiedad Termométrica

PROPIEDAD TERMOMÉTRICA: Es aquella propiedad física que varía en proporción a la temperatura.

Ejemplo de Aplicación

CONDUCCIÓN ELÉCTRICA: Utilizada en dispositivos como el termopar (ej. lavadoras), que mide la temperatura basándose en la tensión eléctrica generada por la diferencia de temperatura.

Transferencia de Calor

El calor puede transferirse de diferentes maneras:

Conducción

CONDUCCIÓN: Se transmite el calor en el mismo cuerpo o por contacto directo con otro cuerpo, y no se transmite materia.

Convección

CONVECCIÓN: Se produce por el movimiento de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor.

Radiación

RADIACIÓN: El calor se transmite por ondas electromagnéticas y no necesita medio material para propagarse.

Luz

Ondas y Propagación de Energía

LUZ Y SONIDO: Ambos son ejemplos de propagación de energía mediante ondas, donde se propaga la energía y no la materia.

Luz (Definición)

LUZ: Conjunto de ondas electromagnéticas que transmite la energía luminosa originada en un foco y no necesita materia para propagarse.

Fuentes de Luz

Las fuentes de luz se clasifican en:

Fuentes Primarias

PRIMARIAS: Cuerpos que producen luz propia (ej. el Sol, una bombilla encendida).

Fuentes Secundarias

SECUNDARIAS: Cuerpos que reflejan la luz que reciben (ej. la Luna, la mayoría de los objetos que vemos). Pueden ser opacos, transparentes o translúcidos.

Propagación de la Luz

PROPAGACIÓN DE LA LUZ: Se propaga en línea recta, conocido como rayo, a una velocidad de aproximadamente 300.000 km/s en el vacío, y esta velocidad es constante en ese medio.

Reflexión de la Luz

REFLEXIÓN DE LA LUZ: Ocurre cuando la luz viaja por un medio homogéneo y encuentra una superficie que no puede atravesar, sufriendo un rebote.

Leyes de Reflexión

1. El rayo incidente, la normal (perpendicular a la superficie) y el rayo reflejado están en el mismo plano.
2. El ángulo incidente y el ángulo de reflexión son iguales.

Refracción de la Luz

REFRACCIÓN DE LA LUZ: Aparece cuando la luz sufre un cambio de dirección en su propagación al pasar por dos medios transparentes de distinta naturaleza con diferente velocidad.

Leyes de Refracción

1. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano.
2. El ángulo incidente y el ángulo de refracción no son iguales (su relación depende de los índices de refracción de los medios).

Lentes

LENTE: Medio transparente limitado por dos caras, siendo al menos una de ellas curva. Los rayos de luz sufren doble refracción al pasar por ella.

Tipos de Lentes

1. Lentes Convergentes

   LENTES CONVERGENTES: Hacen que los rayos de luz se acerquen, se concentren en un punto.

2. Lentes Divergentes

   LENTES DIVERGENTES: Hacen que los rayos de luz se separen, se dispersen.

Descomposición de la Luz

LA DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ: Ocurre cuando la luz blanca pasa por un prisma óptico, descomponiéndose en sus colores constituyentes, conocido como espectro visible.

Sonido

Sonido (Definición)

SONIDO: Proceso ondulatorio debido a una perturbación transmitida por la vibración de las moléculas de un medio elástico (sólido, líquido o gas).

Reflexión del Sonido

La reflexión del sonido da lugar a fenómenos como:

1. Eco

   ECO: Es la percepción separada del sonido original y su reflexión, con una diferencia de tiempo suficiente (generalmente > 0.1 segundos, lo que implica una distancia mínima al obstáculo de unos 17 metros).

2. Reverberación

   REVERBERACIÓN: Ocurre cuando las reflexiones llegan en un tiempo muy corto (< 0.1 segundos), prolongando el sonido original y haciendo que se solape con él.

Cualidades del Sonido

Las principales cualidades que nos permiten distinguir unos sonidos de otros son:

1. Intensidad

   INTENSIDAD: Fuerza con la que se percibe un sonido, relacionada con la energía que transporta la onda (su amplitud).

2. Tono

   TONO: Número de vibraciones por segundo (su frecuencia).

   • Graves

     GRAVES: Baja frecuencia (poca vibración, ej. motores).

   • Agudos

     AGUDOS: Alta frecuencia (mucha vibración, ej. sirenas).

3. Timbre

   TIMBRE: Permite distinguir sonidos de la misma intensidad y tono producidos por diferentes fuentes, debido a la combinación de armónicos (conjunto de vibraciones secundarias).