Fenómenos Electromagnéticos y Física Moderna: Un Recorrido Completo

Ondas Mecánicas

Tipos de Ondas

• Transversales: Se propagan de manera perpendicular respecto a la dirección a donde viaja la onda.
• Longitudinales: El movimiento es a lo largo de la onda y no en ángulo recto.

Relación entre Onda y Energía

Entre menor longitud de onda, mayor es la frecuencia y mayor la energía.

Propiedades de las Ondas

• Reflexión: Es el cambio de dirección de una onda al rebotar en un medio formando un ángulo de incidencia.
• Refracción: Es el cambio de dirección de un haz que viaja por un medio diferente.
• Difracción: Fenómeno donde las ondas se desvían al encontrar un objeto.

Electricidad y Magnetismo

Carga Eléctrica

Fuerza de repulsión o atracción en las partículas llamadas protones y electrones.

Conservación de la Carga

Cuando se carga un objeto no se crean ni se destruyen electrones, solo pasan de un material al otro, es decir, se conserva la carga.

Formas de Electrización

Los objetos tienen cantidades iguales de electrones y protones. Cuando se agregan o se quitan electrones se produce un desequilibrio y, dependiendo de este, la carga será positiva o negativa. Las formas de cargar un objeto son por fricción, contacto e inducción.

Ley de Coulomb

La fuerza eléctrica, al igual que la fuerza gravitatoria, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que hay entre las cargas.

Campo Eléctrico

Es la fuerza por unidad de carga que experimenta una carga a su alrededor desde un punto en el espacio.

Energía Potencial Eléctrica

Es la energía que posee una partícula en virtud de su ubicación. Se mide en Joules.

Potencial Eléctrico

Es la energía potencial por unidad de carga.

Intensidad de Campo Eléctrico

Depende de la carga q que lo genera, la distancia entre dicha carga y dicho punto, y el medio en que se encuentra.

Corriente Eléctrica

Se mide en Amperes y se debe a la diferencia de potencial que existe entre los extremos de un conductor eléctrico (voltaje).

Ley de Ohm

La relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia se resume en el enunciado llamado Ley de Ohm.

Fenómenos Electromagnéticos

Campo Magnético

Son producidos por corrientes eléctricas, las cuales pueden ser corrientes en cables.

Líneas de Campo

Describen de forma similar la estructura del campo magnético entre dimensiones. Las líneas fueron introducidas por Michael Faraday y las denominó líneas de fuerza.

Experimento de Oersted

Comprobó que al mover una brújula cerca de un cable que conducía corriente eléctrica, la aguja tendía a orientarse para quedar perpendicular a la dirección del cable.

Motores

Un motor es una máquina que transforma la energía química presente en el combustible a energía mecánica.

Utilidad

Coches, máquinas industriales, ventiladores.

Tipos

Motor de gasolina, diésel, eléctrico.

Funcionamiento

Funciona con un sistema de 4 tiempos:

1. Admisión: Donde el motor recoge aire y combustible.
2. Compresión: Donde se comprimen y se queman generando mini explosiones.
3. Expansión: La gasolina entra en combustión ejerciendo presión y moviendo el pistón para generar la energía que se usa.
4. Escape: Cuando sale el humo por el escape.

Partes de un Motor

Filtro de aire, distribuidor, bomba de gasolina, pistón, carburador, bujía, etc.

Fuerza de Lorentz

Establece que una partícula cargada q que circula a una velocidad v por un punto en el que existe una intensidad de campo magnético B sufre la acción de una fuerza denominada fuerza de Lorentz.

Energía Electromagnética

Es la cantidad de energía almacenada en una región del espacio que podemos atribuir a la presencia de un campo electromagnético y se expresa en función de la intensidad de campo magnético y campo eléctrico.

Aplicaciones

Ondas de radio, microondas, infrarrojos, luz visible, rayos X.

Física Moderna

Origen de la Física Cuántica

• 1838: Michael Faraday descubre los rayos catódicos.
• 1877: Ludwin Boltzmann introduce la estadística en sistemas físicos.
• 1900: Max Planck propone la cuantización de la energía.

Física Relativa

El espacio y el tiempo son propios de cada sistema de referencia y lo que es absoluto es la velocidad de la luz en el vacío. Todo lo demás es relativo.

Física Clásica

Es una formulación de la mecánica para describir mediante leyes de comportamiento los cuerpos físicos macroscópicos en reposo y a velocidad pequeña comparada con la velocidad de la luz (aquí todos los resultados son correctos).

Equivalencia entre Masa y Energía

La expresión E=mc² implica que la presencia de una cierta cantidad de masa conlleva a una cierta cantidad de energía, aunque la primera se encuentre en reposo.