Formulario y Resumen PSU Física Común 2015-2016
U
1. Ondas y sonido U
Periodo en péndulo
f n
n f 1
f
Periodo en resorte
nv 2 L
1
Frecuencia de batido
Oído Humano
Martillo-Yunque-Estribo
2
Efecto Doppler
U
Cuando una fuente de sonido se mueve hacia un observador, el tono que el observador escucha es más alto que cuando la fuente está en reposo; y cuando la fuente se aleja d el observador, el tono es más bajo. Este fenómeno se conoce como efecto Doppler y ocurre p ara todo tipo de ondas.
Interferencia
U
La interferencia es un fenómeno que ocurre cuando dos o más ondas pasan a través de una misma región simultáneamente
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Fenómenos ondulatorios en el sonido 1. Reflexión del sonido El eco está relacionado con la reflexión del sonido. sonido. Se produce cuando el sonido inicial ya se ha extinguido y aparece un sonido igual de forma reflejada. Cuando la superficie reflectante está suficientemente lejos, nuestro oído puede percibir por separado la onda directa y la reflejada. Si la separación temporal entre ambos sonidos es superior a 0,1 (s), el sonido repetido se llama eco. es decir, el oído puede percibir dos sonidos al menos. Si suponemos que la rapidez del sonido es de 340 m/s, entonces la distancia que recorre en 0,1 (s) es de 34 (m), pero como la onda debe ir y venir, entonces es de 17 (m).
2. Reverberación del sonido Es la prolongación del sonido una vez que se ha extinguido la fuente sonora . Se produce por las múltiples ondas reflejadas que continúan llegando al oído. Si las paredes fueran reflectores perfectos, el proceso sería de duración infinita, afortunademente, en las paredes se absorbe sonido y el proceso tiene una duración limitada
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3. Resonancia Todos los cuerpos tienen una frecuencia de vibración propia de cada estructura, por ello cuando recibe estímulos de una fuente ondulatoria ondulatoria externa de la misma frecuencia o muy próxima, su amplitud de oscilación aumenta considerablemente. En el caso de los instrumentos musicales es muy bueno este efecto, porque permite amplificar el sonido, sonido, como por ejemplo la caja de resonancia de la guitarra, este efecto también se observa al vibrar el parche de una caja o bombo
4. Absorción y aislamiento acústico La absorción del sonido es uno de los problemas fundamentales con que se enfrentan un ingeniero cuando desea aislar del ruido, un edificio o u na zona determinada. Afortunademente, los distintos materiales tienen la capacidad de absorber energía acústica según su porosidad. Basándose en esta propiedad, se decide qué materiales son más adecuados pra revestir las paredes interiores de la una sala, por ejemplo. Cuanto más poroso sea un material, más absorbente será y, por lo tanto, reflejará menos sonido. Si sonido. Si una habitación tiene las paredes lisas, cuando hay varias personas hablando dentro de ella habrá más ruido que si revestimos las mismas paredes con gruesas cortinas de tela. Para conseguir un buen aislamiento acústico, es necesario impedir que el sonido se trasmita, para ello es necesario materiales duros, pesados y poco elásticos. Algunos ejemplos son el hormigón, acero, plomo.
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5. Refracción del sonido En la refracción, refracción, la onda pasa a propagarse por el segundo medio , sufre una desviación desviación en su dirección en algunos casos. La velocidad y la longitud de onda en este fenómeno cambian, caso contrario la frecuencia y el periodo de la onda no cambian.
6. Difracción La difracción tiene lugar cuando las ondas que se propagan encuentran un obstáculo , por ejemplo un orificio, cuyas dimensiones son del orden de la longitud de onda de las ondas incidentes. Las ondas se propagan entonces como si el orificio se convirtiera en un nuevo centro emisor y penetran tras el orificio en lo que debería de ser una "zona de sombra" si su comportamiento fuera como el de un chorro de partículas. Según Huygens este comportamiento puede explicarse si suponemos que el propio orificio se convierte en una fuente secundaria de ondas
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2. Luz U
v1 v2
Espejo Cóncavo
1 2
Espejo Convexo
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n2 n1
Lente convergente
Lente Divergente
Espectro Electromagnético
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Fenómenos ondulatorios en la luz
1. Reflexión de la luz ( Ley de reflexión) El rayo de luz se refleja sobre un y se cumple que el ángulo de incidencia y de reflexión son iguales. Este enunciado es la ley de la reflexión.
2. Refracción de la luz Un rayo de luz se refracta cuando cambia de medio. Este cambio influye sobre su velocidad de p ropagación y en su longitud de onda, pero no en su frecuencia. Mientras mayor sea el índice de refracción del medio, más se acercara el rayo de luz a la recta normal , además mientras mayor sea el índice de refracción, menor será la velocidad de la luz por ese medio.
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3. Difracción de la luz e interferencia En general la difracción ocurre cuando las ondas pasan a través de pequeñas aberturas, alrededor de obstáculos o por bordes afilados. Cuando un objeto opaco se encuentra entre la fuente puntual de luz y una pantalla como se muestra en la imagen superior, la frontera frontera entre las regiones regiones sombreadas e iluminada sobre la pantalla no está definida. Una inspección cuidadosa de la frontera muestra que una pequeña cantidad de luz se desvía hacia la región sombreada. La región fuera de la sombra contiene bandas alteradas brillantes (zona interferencia constructiva) y oscuras (zona de interferencia destructiva), destructiva ), donde la intensidad de la primera banda es más brillante que la región de iluminación uniforme.
4. Dispersión cromática de la luz Cuando la luz blanca se refracta dos veces, como en un prisma, se nota bien la separación de los distintos colores que la forman. A esta separación de la luz en colores ordenados por su frecuencia se le llama dispersión cromática.
Los bellos colores de los arco iris se forman por la dispersión de la luz s olar en millones de gotitas esféricas de agua, que funcionan como prismas
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5. Reflexión total interna Para un determinado ángulo, llamado ángulo crítico, nada de la luz se transmite al otro medi o y toda ella es reflejada. El ángulo crítico es el ángulo mínimo de incidencia en un medio, en el cual la luz se refleja totalmente.
La reflexión interna total se presenta en materiales en los que la rapidez de la luz dentro de ellos es menor que fuera de ellos.
6. Polarización de la luz La polarización electromagnética es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila sólo en un plano determinado, denominado plano de polarización Un polarizador es un dispositivo que solo deja pasar la luz que vibra en un plano determinado. Este plano constituye el "eje" de polarización. La luz no polarizada vibra en todos los planos, de este modo si esta luz pasa por un polarizador "ideal", solo la mitad de ella es transmitida
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Imágenes en espejos cóncavos
(a) Objeto situado muy detrás del centro de curvatura (C) , se producirá una imagen mas pequeña, invertida y real. (b) Objeto situado en el centro de curvatura ( C) , se producirá una imagen del mismo tamaño que el objeto, invertida y real. ( c ) Objeto situado entre el centro de curvatura ( C) y el foco (f), se producirá una imagen de mayor tamaño, invertida y real. (d) Objeto situado en el foco, no se produce imagen, ya que los rayos reflejados no se intersectan. (e) Objeto situado entre el foco (f) y el espejo, se producirá una imagen mas grande, no invertida y virtual.
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Imágenes en espejos convexos
Siempre se producirá, no importando donde este el objeto, una imagen de menor tamaño, no invertida y virtual.
Óptica de Fibra El campo de la óptica de fibra depende de la reflexión interna total de los rayos de luz viajando a través de las finas fibras ópticas. Las fibras son tan pequeñas que una vez que la luz se introduce en ella con un ángulo dentro de los límites de la apertura numérica de la fibra, se seguirá reflejando por las paredes de la fibra casi sin pérdida, y por lo tanto pueden viajar largas distancias en la fibra. f ibra. Con haces de tales fibras, f ibras, se pueden lograr imágenes de áreas inaccesibles.
Imagen por Fibra Óptica 13
La imagen por fibra óptica usa el hecho de que la luz que incide sobre un extremo de una fibra individual, será transmitida hasta el otro extremo de la fibra. Cada fibra actúa como un tubo de luz, transmitiendo la luz de esa parte de la imagen a lo largo de la fibra. Si se mantiene constante la disposición del haz de fibras, entonces la luz transmitida forma un mosáico de imágenes de la luz que incidió sobre el otro extremo del haz.
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3. Cinemática
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Movimiento con velocidad constante (Movimiento Uniforme)
Posición v/s Tiempo
Velocidad v/s Tiempo
Movimiento con aceleración constante (Movimiento Uniformemente acelerado)
Posición v/s Tiempo
Velocidad v/s Tiempo
x
n ó i c i s o p
t tiempo
Velocidad v/s Posición
v2
2
v0 2ax.
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4. Dinámica
Cons Conser erva vacción ión _ del _ momen omentu tum m p antes p despues
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Car ac ter íst ic a
Choque Elástico
Choque Inelástico
Choques totalmente inelástico
Se producen cuando dos objetos c h o c a n y
Uno o los dos objetos que chocan se deforman durante la colisión. colisión.
Los cuerpos que chocan se mueven tras la colisión con la misma velocidad de manera que parecen estar pegados y se comportan como un único cuerpo. cuerpo.
rebotan entre sísin ningún ningún camb io en sus formas.
Los choques de las bolas de billar o los choques entre partículas subatómicas son un buen ejemplo de colisiones elásticas. No hay intercambio de masa entre los cuerpos, se separan después del choque.
Conservación del momentum lineal
Se conserva el momentum lineal del sistema
Se conserva el momentum Se conserva el momentum lineal del sistema lineal del sistema
Conservación d e la en er g ía
Se conserva la energía cinética del sistema
Se pierde energía cinética
Toda la energía puesta en juego en el choque se transforma en calor o deformación y no se recupera para el movimiento.
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Balanceo de bolas Una demostración popular de la conservación la conservación del momento y la conservación la conservación de la energía caracteriza a varias bolas de acero pulido colgadas en línea recta en contacto unas con otras. Si balanceamos una bola hacia atrás y la soltamos para que golpee la línea de bolas, veremos volar y balancearse la bola del extremo opuesto, si cogemos dos bolas, veremos volar a las dos bolas del otro extremo y así sucesivamente.
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Ley de Hooke
Cuando aplicas una fuerza a un resorte, probablemente este se alargará. Si duplicas la fuerza, el alargamiento también se duplicará. Esto es lo que se c onoce como la ley de Hooke. La ley de Hooke establece que el alargamiento de un resorte es directamente proporcional a módulo a módulo de la fuerza que se le aplique, siempre y cuando no se deforme deforme permanentemente dicho dicho resorte.
F=k (x−x0) Donde:
F es el módulo de la la fuerza que se aplica sobre el el resorte.
k es la constante elástica del resorte, que relaciona fuerza y alargamiento. Cuanto mayor es su valor más trabajo costará estirar el resorte. Depende del resorte, de tal forma que cada uno tendrá la suya propia.
x0 es la longitud del resorte sin aplicar la fuerza.
x es la longitud del resorte con la fuerza aplicada.
Si al aplicar la fuerza, deformamos permanentemente el muelle decimos que hemos superado su límite de elasticidad. elasticidad.
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Diagramas de fuerzas en distintos casos
Fuerza neta como hipotenusa de un triangulo rectángulo
Fuerza neta como suma de fuerzas
Área = impulso
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5.
Energía y trabajo
Trabajo como área en grafico F v/s x
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6. Temperatura U
Presión v/s temperatura en gas
Termómetro en °F °C
Com Com orta ortamie mient nto o anóma anómalo lo del del a ua. Termómetro en K y °C 23
7. Calor U
Tem eratur eratura a v/s v/s Calor Calor Calor absorbido, calor cedido
U
En un sistema aislado la suma de los calores es nula, el calor cedido es igual al calor absorbido por algún elemento:
Qcedido
Qabsorbid
Qcedido Qabsorbido 0 Si tenemos dos sustancias y/o objetos 1 y 2 son temperaturas iniciales T1 y T2, masas m1 y m2 y calores específicos c1 y c2, la temperatura de equilibrio que tendrán después de un tiempo será:
T equilibrio
m1c1T 1 m2c2T 2 m1c1 m2c2
Para dos objetos de distinta masa masa y distinto calor especifico
T * equilibrio
T 1 T 2 2
Para dos objetos de igual masa e igual calor especifico 24
8. Gráficos
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9. La tierra y su entorno U
MAGNITUD
INTENSIDAD
Vulcanismo Estructura interna del planeta tierra
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Ley de gravitación universal
U
Esta ley establece que la magnitud de la fuerza gravitacional entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de las masa e inversamente al cuadrado de la distancia que las separa
F
G
m1m2 d 2
Fases de la luna y esquema esquema de mareas
U
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Los eclipses
U
Los eclipses se producen porque la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra y se llama eclipse de sol y cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna se hab la de eclipse de luna.
Leyes de Kepler
U
1. Primera ley : Ley de las órbitas Cada planeta describe una órbita elíptica con con el Sol en uno de los focos de la elipse. U
U
2. Segunda ley: Ley de la áreas La línea del Sol a cualquier planeta barre áreas iguales de espacio en intervalos iguales de tiempo
U
U
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3. Tercera ley: Ley de los períodos: Los cuadrados de los tiempos de revolución (los períodos) de los planetas son proporcionales a los cubos de sus distancias promedio al Sol (T 2 R 3 para todos los planetas). U
U
T 2 3
r
k .
10. El Universo a. El sistema Solar Solar está constituido fundamentalmente por: Una estrella (el Sol) Planetas Cometas Asteroides
Los planetas sólidos son: son: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Los planetas gaseosos son: son : Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano Cometas: Un cometa es un cuerpo formado por hielo de gases y roca sólida. Cuando el cometa se acerca al Sol el hielo se sublima y se forma una cola que apunta en sentido opuesto al Sol. Asteroides: Los asteroides son cuerpos rocosos que orbitan alrededor del Sol entre Marte y Júpiter. algunos están compuestos de hierro (90%) y el resto de níquel. Otros son so n solamente de piedra y algunos contienen piedra y hierro.
Estaciones del año Factor principal que las origina: Inclinación de 23.5°
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