Teoria fisica

Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Física

Escrito el en español con un tamaño de 9,56 KB

 

Energía potencia gravitatoria: La fuerza gravitatoria, al ser conservativa, tiene asociada una función energía potencial gravitatoria, Ep, tal que el trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es igual a la disminución de esta energía potencial:
Así se deduce que la energía potencial gravitatoria de una partícula de masa m1 a una distancia r de otra masa m2 es igual a:
donde se toma la energía potencial en el infinito igual a cero.
Como se trata de energía, es una magnitud escalar cuya unidad en el SI es el julio.
Para un sistema formado por más de dos masas, la energía potencial gravitatoria del sistema es la suma de las energías potenciales de todos los pares distintos de masas que se pueden formar.
Debido a la acción de la fuerza gravitatoria, los cuerpos tienden a caer espontáneamente hacia las regiones de menor energía potencial.
Energía potencial en las cercanías de la superficie terrestre. La fuerza gravitatoria que actúa sobre un cuerpo de masa m es su peso F= -mg j. Considerando constante el valor g en las proximidades de la Tierra, el trabajo realizado por la fuerza peso cuando el cuerpo se desplaza verticalmente desde el punto A al B resulta: Wab= mgya-mgyb. Por tanto, la energía potencial en un punto a una altura h es: Ep=mgh, donde hemos elegido el origen de energía en h=0.

Ley de gravitación universal: Fue enunciada por Newton en el S.XVII y permitió explicar todos los efectos gravitatorios conocidos en su época. La ley dice que:
Todo cuerpo del universo atrae a cualquier otro con una fuerza central que es proporcional a la masa de ambos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. F es la fuerza gravitatoria entre dos cuerpos de masas m1 y m2, r es la distancia que los separa, y ur, es un vector unitario que va del cuerpo que ejerce la fuerza al que la sufre. El signo menos indica que la fuerza es atractiva. G es una constante denominada "constante de la gravitación universal" que se mide experimentalmente y cuyo valor es 6,67*10-11 Nm2/kg2.
La ecuación de la fuerza gravitatoria se aplica por igual a las dos masas. Así, por ejemplo, la fuerza de atracción que ejerce la tierra sobre la luna es igual y de sentido contrario a la que ejerce la luna sobre la tierra.
Si tenemos un conjunto de partículas, la fuerza gravitatoria que sufre cada una de ellas es la suma vectorial de las fuerzas producidas por el resto de las partículas.

Leyes de Kepler: Son leyes empíricas enunciadas por Kepler en el S.XVII para describir el movimiento de los planetas alrededor del sol. Son tres:
1ª Ley (ley de orbitas): Los planetas describen orbitas planas elípticas en uno de cuyos focos se encuentra el Sol.
2ªLey (ley de las áreas): El vector de posición e su movimiento con respecto al Sol de un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales. Es decir, la velocidad areolar es constante. Esto implica que la velocidad lineal del planeta es mayor cuando mas cerca se encuentra de Sol. Esta ley es equivalente a la conservación del momento angular del planeta con respecto al Sol.
3ª Ley (ley de los periodos): Los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas son proporcionales al cubo de sus distancias medias al Sol.
Una consecuencia es que la velocidad lineal de los planetas no es constante, sino que depende del radio orbital: un planeta gira más rápido cuanto más pequeña es la órbita que describe.
Las leyes de Kepler se demostraron teóricamente mas tarde gracias a la ley de gravitación de Newton.

Momento angular de una partícula: El momento angular de una partícula con respecto a un punto O es el producto vectorial de su vector posición (r), con respecto a dicho punto, por su momento lineal (p): L= r x P
Como p=mv, donde m es la masa y v la velocidad de la partícula, se puede reescribir la definición como: L= m r x v. El momento angular de mide en el SI en Kg.m2/s.
L es una magnitud vectorial, perpendicular a r y a v. Su modulo es: L= m r v senX donde X es el ángulo que forman r y v. Siempre que r y v sean paralelos, el momento angular es cero.
El momento angular caracteriza el movimiento de rotación de la partícula.
Variación del momento angular:
donde se ha definido el momento M de la fuerza, con respecto al mismo punto O, como el producto vectorial de r y F. Este resultado es fundamental para el estudio de las rotaciones: su significado físico es que el momento de la fuerza tiende a cambiar la dirección del movimiento.
Teorema de conservación. Si el momento de la fuerza neta que actúa sobre la partícula e nulo, el momento angular se conserva: M=0---> L=cte. Esto ocurre cuando la fuerza neta es cero, o cuando la fuerza es paralela a r como ocurre en el caso de las fuerzas centrales.



Ondas electromagneticas:
Las OEM se pueden propagar en el vacío, se produce transmision de energia sin transporte de materia, enegía que se puede transmitir en el vacío, sin ayuda de ningún soporte material.
El origen de la OEM son la cargas electricas aceleradas cuando estas cargas vibran en MAS, se produce un campo electrico y un campo magnetico variables, que oscilan en fase, perpendicular entre sí y perpendicular a la direccion de propagacion, de modo que las OEM son transversales.
E=E0 sen wt con w=2n f
B=B0 sen wt
En un punto dado del espacio los campos E y B varían con el tiempo sinusoidalmente, con un frecuencia de vibracion de la carga oscilante que produce la OEM.
La OEM se propagan en todas las direcciones del espacion, de modo que el frente de onda tiene forma esferica, con centro en el foco emisor.
En el vacio las OEM, tienen la misma velocidad C=3*10(8)m/s
En toda onda se cumple C=h*f, siendo h la longitud de onda y f la frecuencia de la OEM.
La energia de una OEM esta relacionada con la frecuencia mediante la expresion: E=H*f, siendo H la constante de accion de Planck.

Clases de ondas:
-Según el medio en el que se propagan:
Las que no necesitan medio material (luz, ondas de radio) y las que si necesitan un medio material(el sonido, las olas)
-Según la direccion de vibración:
ondas transversales la vibracion es perpendicular a la direccion de propagacion(ondas electromagneticas) y ondas logitudinales la vibracion es en el sentido de la propagacion(ondas sonoras)
-Según en nº de dimensiones:
Unidimensional(cuerda),Bidimensional(agua),Tridimensional(luz).


Energía del movimiento armónico simple
La energía de una partícula que realiza un movimiento armónico simple está formada por dos contribuciones: la energía cinética Ec, asociada a la velocidad de la partícula, y la energía potencial Ep, debida a la fuerza recuperadora.
El desplazamiento del movimiento viene descrito por la expresión x = A sen(w t + p), la velocidad es v = dx/dt = Aw cos(wt+p), y la fuerza actuante (F = -kx) tiene asociada una energía potencial de tipo elástico: Ep =1/2kx2. Así, la energía potencial es:
Ep = -1/2kA2 sen2(wt + p)
y la energía cinética:
Ec = \mv2 =\m A2co2 cos2(wt + p) = 1\2kA2cos2(wt + p)
donde k = mw2.
Por tanto, la energía total resulta: E = EC +Ep =1/2kA2 eos2(wt +p) +1/2kA2sen2(wt +p) = 1/2kA2=1/2mv2
La energía total del movimiento armónico simple permanece constante. Es igual al valor máximo de la energía cinética, e igual al valor máximo de la energía potencial. Hay una transformación continua de energía cinética en potencial, y viceversa.

Amplitud, longitud de onda, frecuencia y período de una onda
Amplitud, A.
Es el valor máximo que alcanza la magnitud que oscila. Por ejemplo, en un movimiento armónico simple, la amplitud es el desplazamiento máximo de la partícula; en una onda electromagnética, la amplitud es el valor máximo del campo eléctrico o del magnético.
Longitud de onda, h
Es la distancia entre dos puntos consecutivos que tienen el mismo estado de perturbación. Nos da la periodicidad espacial de la onda. Se mide en metros en el SI.
Periodo, T
Es el tiempo invertido en completarse un ciclo de la perturbación. Dicho de otra forma, es el tiempo necesario para que la magnitud perturbada avance una longitud de onda. Nos da la periodicidad temporal de la onda. T se mide en segundos en el SL
Podemos relacionar el período y la longitud de onda a través de la velocidad, v, de propagación de la onda: T =h /v
Frecuencia, v
Es la inversa del período. Nos da el número de oscilaciones realizadas en un segundo: v = 1/T
La frecuencia se mide en Hz (hertzios, o s-1).
La frecuencia angular es el número de radianes barridos en 1 s: w = 2nv = 2n/T.

Entradas relacionadas: