Recopilación de Conceptos Fundamentales de Física: Electromagnetismo, Ondas y Gravitación

Conceptos Fundamentales de Física

I. Unidades y Fundamentos de la Mecánica

Amperio (A)

Es la intensidad de corriente eléctrica que debe circular por dos conductores rectilíneos, paralelos, indefinidos y separados un metro en el vacío para que dichos conductores interaccionen entre sí con una fuerza de $2 \times 10^{-7}$ newtons por cada metro de conductor.

Fuerza Central

Ocurre cuando la dirección de la fuerza en cualquier punto del espacio en el que exista la fuerza está sobre la recta que une dicho punto con un punto común llamado centro de fuerzas.

Fuerza Conservativa

Se da cuando el trabajo realizado para ir de un punto A a otro B es independiente de la trayectoria, dependiendo solo de los puntos inicial y final y de la propia fuerza.

Número de Ondas ($k$)

Número de longitudes de onda contenidas en $2\pi$ metros.

II. Gravitación y Movimiento Orbital

Órbita Geoestacionaria

Aquella en la que el periodo de rotación del planeta y el periodo orbital del satélite que gira alrededor coinciden.

Leyes de Kepler

1. Primera Ley de Kepler (Ley de las Órbitas)

   Los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol, estando situado este en uno de los focos.

2. Segunda Ley de Kepler (Ley de las Áreas)

   El radio vector dirigido desde el Sol a los planetas barre áreas iguales en tiempos iguales.

3. Tercera Ley de Kepler (Ley de los Periodos)

   Los cuadrados de los periodos del planeta ($T^2$) son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores (o radios medios, $r^3$). La constante de proporcionalidad $K$ se define como $T^2/r^3 = K$.

Ley de Gravitación Universal

Dos masas $M$ y $m$ se atraen mutuamente con una fuerza central proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ambas. Su dirección es la recta que une ambas partículas.

III. Fenómenos Ondulatorios

Ondas Estacionarias

Se forman por la superposición de dos ondas iguales en amplitud y frecuencia que se propagan en la misma dirección con sentidos opuestos.

Difracción

Fenómeno que ocurre cuando un obstáculo impide el avance del frente de onda, convirtiéndose los puntos que no están tapados en nuevos frentes de ondas, permitiendo que la onda se propague detrás del obstáculo.

Refracción

Cambio de dirección de la onda al incidir sobre la superficie de un medio a otro, consecuencia del cambio en la velocidad de propagación.

Reflexión

Cambio de dirección de la onda en el mismo medio al incidir en la superficie de separación de otro medio.

Principio de Huygens

Establece que cuando los puntos del medio son alcanzados por la onda, se convierten en emisores de nuevas ondas elementales (u ondículas) que, al juntarse con los puntos próximos, forman un nuevo frente de onda (que puede ser plano o circular), tangente a las ondas elementales.

IV. Electromagnetismo

Potencial Electrostático en un Punto ($V$)

Representa el trabajo realizado por las fuerzas del campo para llevar una carga unitaria y positiva (+1 C) desde un punto hasta el origen de potenciales (generalmente el infinito).

Ley de Faraday-Lenz

Siempre que varía el flujo magnético que atraviesa un circuito, se origina en él una fuerza electromotriz inducida. El sentido de la corriente inducida es tal que el campo creado por ella tiende a oponerse a la variación de flujo magnético que se produce.

Ley de Coulomb

La fuerza con la que interaccionan dos cargas $Q$ y $q$ separadas a una distancia $r$ es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La fuerza está sobre la recta de unión de ambas partículas y es atractiva si las cargas son de distinto signo y repulsiva si son de igual signo. La fórmula es $F = \pm K \frac{Q \times q}{r^2}$.

Ciclotrón

Dispositivo en el que las partículas cargadas procedentes de la fuente $S$ son aceleradas por la diferencia de potencial (ddp) existente entre las dos "des" (electrodos). Cuando llegan de nuevo al hueco, la ddp ha cambiado de signo y vuelven a acelerarse, describiendo un círculo mayor. Esta ddp alterna su signo con el periodo del ciclotrón de la partícula, que es independiente del radio de la circunferencia descrita.