Recull de conceptes fonamentals de la Física: Gravitació, Electromagnetisme, Ones i Nuclear

Gravitació i Camps

Llei de la Gravitació Universal de Newton

La força d’atracció entre dues masses és *directament proporcional al seu producte* i *inversament proporcional al quadrat de la distància* que les separa.

Intensitat del camp gravitatori o acceleració de la gravetat

És la força gravitatòria que actuaria sobre la unitat de massa si estigués situada en aquest punt.

Principi de superposició del camp gravitatori

La intensitat del camp gravitatori en un punt de l’espai creat per un conjunt de masses puntuals és igual a la **suma vectorial** de les intensitats dels camps que crearien per separat cadascuna d’aquestes masses.

Línies de camp

Són línies, en nombre arbitrari, a les quals en cada punt el vector intensitat de camp és tangent.

Lleis de Kepler

1. **Primera Llei de Kepler:** Les òrbites dels planetes són el·lipses amb el Sol situat en un dels seus focus.
2. **Segona Llei de Kepler:** En temps iguals, el segment que uneix el Sol i un planeta escombra àrees iguals.
3. **Tercera Llei de Kepler:** El quadrat del temps que tarda un planeta a descriure la seva òrbita és *directament proporcional al cub de la seva distància mitjana* al Sol.

Electromagnetisme i Inducció

Llei de Coulomb

La força d’atracció o de repulsió entre dues càrregues és *directament proporcional al seu producte* i *inversament proporcional al quadrat de la distància* que les separa.

Intensitat del camp elèctric en un punt

És la força elèctrica que actuaria sobre la unitat de càrrega positiva si estigués situada en aquest punt.

Principi de superposició del camp elèctric

La intensitat del camp elèctric en un punt de l’espai creat per un conjunt de càrregues puntuals és igual a la **suma vectorial** de les intensitats dels camps que crearien per separat cadascuna d’aquestes càrregues.

Superfícies equipotencials

Són les formades pels punts que tenen un mateix potencial.

Camp elèctric uniforme

Es diu que existeix quan, en una regió de l’espai, el vector intensitat de camp en cada punt és constant.

Camp magnètic

És una pertorbació produïda per un imant, o per càrregues elèctriques en moviment, en una regió de l’espai que provoca forces sobre imants.

Inducció magnètica

És el vector que ens indica en cada punt el valor del camp magnètic.

Experiment d’Oersted (1820)

Aquest físic va descobrir que un corrent que passa per un fil conductor pot produir efectes magnètics, canviant l’orientació de l’agulla d’una brúixola.

Corrent induït

Quan en un circuit tancat (per exemple, una bobina) es fa variar el flux magnètic, es crea una força electromotriu induïda que origina un corrent induït.

Llei de Lenz

En variar el flux magnètic a través d’un circuit, el corrent induït té tal sentit que el camp magnètic que crea **s’oposa a la variació de flux**.

Llei de Faraday

La força electromotriu (*e*) induïda en un circuit és igual i de signe contrari a la velocitat de variació del flux magnètic a través d’aquest circuit.

Transport del corrent (Pèrdues)

Traslladar a grans distàncies el corrent continu mitjançant cables comporta pèrdues importants per **efecte Joule**.

Transformador

Dispositiu que permet elevar o disminuir la tensió d’un corrent altern, disminuint o elevant la intensitat, de manera que la potència no variï.

Moviment Ondulatori i Vibracions

Moviment vibratori harmònic simple (MVHS)

És un moviment rectilini de vaivé al voltant d’un punt en el qual l’acceleració és *directament proporcional a la distància* a aquest punt i té el sentit dirigit cap a ell.

Ona

Pertorbació produïda en un punt de l’espai que es propaga en la matèria o en el buit, transportant **energia** però no matèria.

Tipus d'ones

• **Ones mecàniques:** Són les que es propaguen en un medi material (aire, aigua).
• **Ones electromagnètiques:** Són les que es propaguen en el buit (ones de ràdio i televisió).
• **Ones longitudinals:** Són les que produeixen una pertorbació en la mateixa direcció en què es propaga l’ona (Exemple: so).
• **Ones transversals:** Són les que produeixen una pertorbació en direcció perpendicular a la direcció en què es propaga l’ona (Exemple: corda d’un instrument).

Ona harmònica

És aquella que comunica un moviment vibratori harmònic simple a tots els punts per on passa.

Intensitat d’una ona

És l’energia que transmet una ona per unitat de temps i per unitat de superfície perpendicular a la seva direcció de propagació.

Fenòmens ondulatoris

• **Reflexió:** Fenomen que consisteix en què una ona, en arribar a la superfície de separació entre dos medis, canvia la direcció de propagació i continua propagant-se en el mateix medi.
• **Refracció:** Fenomen que consisteix en què una ona, en creuar la superfície de separació entre dos medis, canvia la seva direcció i es desvia respecte la de l’ona incident.
• **Difracció:** Fenomen que consisteix en què una obertura es converteix en focus emissor d’ones quan hi arriba una ona, si la mida de l’obertura és igual o inferior a la longitud d’ona.
• **Interferències:** Quan en un punt hi arriben dos moviments ondulatoris, l’efecte que es produeix és la suma dels efectes que produirien per separat.

Principi de superposició d’ones

En un instant, l’elongació d’un punt afectat per diverses ones és la suma de les elongacions que produirien cadascuna de les ones separadament.

Tipus d'interferència

• **Interferència constructiva:** Superposició en un punt de dues ones en fase, que sempre produeixen elongacions en el mateix sentit.
• **Interferència destructiva:** Superposició en un punt de dues ones en oposició de fase, que sempre produeixen elongacions en sentit contrari, contrarestant-se totalment o parcialment.

Ones estacionàries

Es produeixen quan se superposen dues ones de la mateixa freqüència i la mateixa amplitud que es propaguen a velocitat igual, però en sentit contrari.

Efecte Doppler

Fenomen que consisteix en què la freqüència d’una ona emesa per una font és diferent de la captada per un receptor, quan la font i el receptor es troben en moviment l’un respecte l’altre.

Física Moderna i Nuclear

Física quàntica i Hipòtesi de Planck (1900)

Lleis i teories que es fonamenten en la **Hipòtesi de Planck**, que afirma que l’energia no pot tenir qualsevol valor, sinó uns valors determinats múltiples d’un valor fonamental. Per tant, l’energia es transforma i es propaga agrupada en paquets.

Efecte fotoelèctric

Fenomen que consisteix en l’alliberament d’electrons en una superfície metàl·lica, quan hi incideix una radiació electromagnètica.

Teoria especial de la relativitat (Einstein, 1905)

Einstein va proposar dues lleis fonamentals:

1. **Principi de relativitat:** Les descripcions de qualsevol fenomen realitzades per dos observadors inercials amb moviment relatiu uniforme són igualment vàlides. Les lleis de la física són iguals per a tots dos.
2. **Segona llei:** La velocitat de la llum en el buit és una constant universal. Aquesta velocitat és la mateixa per a qualsevol observador inercial amb moviment relatiu uniforme.

Nombre atòmic (Z)

És el nombre de protons que un àtom té al nucli i que és característic de cada element.

Nombre màssic (A)

És el nombre de partícules que hi ha en el nucli de l’àtom, és a dir, és la suma de protons (*Z*) i neutrons (*N*) d’un àtom.

Isòtops d’un element

Són àtoms amb igual nombre atòmic (*Z*) i diferent nombre màssic (*A*), és a dir, amb igual nombre de protons i diferent nombre de neutrons.

Radioactivitat

Fenomen de transformació nuclear espontània en el qual un nucli d’un àtom es transforma en un nucli d’un element diferent sense cap ajuda externa.

Tipus de radiació

• **Radiació alfa (α):** Consisteix en l’emissió d’un nucli d’heli des del nucli de l’isòtop.
• **Radiació beta (β):** Consisteix en l’emissió d’un electró per causa de la transformació d’un neutró del nucli de l’isòtop en un protó i un electró.
• **Radiació gamma (γ):** S’origina en el nucli d’un isòtop quan passa d’estats d’alta energia a uns altres d’energia menor.

Fissió nuclear

Fenomen que consisteix en el trencament d’un nucli, per l’acció d’un neutró, en dos fragments desiguals, amb l’alliberament de més neutrons i de gran quantitat d’energia com a conseqüència de la transformació de massa en energia.

Fusió nuclear

Fenomen que consisteix en la unió de nuclis d’elements lleugers per produir nuclis de massa superior, amb alliberament de gran quantitat d’energia per la transformació de massa en energia.