Grado 10
  1. Mecánica  1.1. Dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y Rapidez  1.1.5. Aceleración  1.1.6. Representación gráfica del movimiento  1.1.7. Ecuaciones de movimiento  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Movimiento de un proyectil  1.1.10. Velocidad relativa  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton  1.2.2. Inercia y masa  1.2.3. Fuerza y sus tipos  1.2.4. fuerza de acción y reacción  1.2.5. La fricción y sus efectos  1.2.6. Coefficient of friction  1.2.7. Movimiento circular  1.2.8. Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta  1.2.9. Momentum e Impulso  1.2.10. Conservación del momento  1.2.11. Tercera ley de Newton y aplicaciones  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial  1.3.5. Energía mecánica  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.3.8. Fuentes de energía renovables y no renovables  1.4. Fuerza gravitacional  1.4.1. La ley de gravitación universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional y fuerza del campo  1.4.3. Aceleración debida a la gravedad en diferentes planetas  1.4.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.4.5. Órbitas y satélites  1.4.6. Peso y peso aparente  1.4.7. Energía potencial gravitacional
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólido, líquido y gas  2.1.2. Estructura molecular de la materia  2.1.3. Fuerzas intermoleculares  2.1.4. Plasma y condensado de Bose–Einstein  2.2. Presión  2.2.1. Definición de Presión  2.2.2. Presión en líquidos  2.2.3. Presión atmosférica  2.2.4. Principio de Pascal  2.2.5. El principio de Arquímedes y la flotabilidad  2.2.6. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Elasticidad  2.3.1. La ley de Hooke  2.3.2. Tensión y deformación  2.3.3. Límite elástico y módulo de elasticidad  2.3.4. Aplicaciones de la elasticidad
  3. Física térmica  3.1. calor y temperatura  3.1.1. Diferencia entre calor y temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Dilatación térmica  3.1.4. Equilibrio térmico  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conductividad  3.2.2. Convección  3.2.3. Radiación  3.2.4. Aislamiento y sus aplicaciones  3.3. Propiedades térmicas de la materia  3.3.1. Capacidad calorífica específica  3.3.2. Calor latente y cambio de fase  3.3.3. Punto de ebullición y punto de fusión  3.3.4. Motores térmicos y refrigeración  3.4. Leyes de la Termodinámica  3.4.1. Ley cero de la termodinámica  3.4.2. Primera ley de la termodinámica  3.4.3. Segunda ley de la termodinámica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas y óptica  4.1. Nature and properties of waves  4.1.1. Tipos de ondas en la naturaleza y propiedades de las ondas  4.1.2. Olas transversales y longitudinales  4.1.3. Parámetros de las ondas  4.1.4. Reflexión y refracción de ondas  4.1.5. Superposición e Interferencia  4.1.6. Ondas estacionarias y resonancia  4.1.7. Efecto Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características de las ondas sonoras  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Aplicaciones de las ondas sonoras  4.2.4. Ultrasonido y sus usos  4.3. Ondas de Luz y Óptica  4.3.1. Naturaleza de la luz  4.3.2. Reflexión de la luz  4.3.3. Leyes de la reflexión  4.3.4. Espejos y Formación de Imágenes  4.3.5. Refracción de la luz  4.3.6. La Ley de Snell  4.3.7. Lentes y Formación de Imágenes  4.3.8. Reflexión interna total y ángulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Instrumentos Ópticos  4.4.1. Microscopio  4.4.2. Telescopio  4.4.3. Ojo humano y defectos de visión  4.4.4. Cámara y su principio de funcionamiento
  5. Electricidad y Magnetismo  5.1. Electrostática  5.1.1. Carga eléctrica y sus propiedades  5.1.2. Conductores e Aislantes  5.1.3. La ley de Coulomb  5.1.4. Campo eléctrico y líneas de campo  5.1.5. Potencial eléctrico y diferencia de potencial  5.1.6. Capacitores y Capacitancia  5.2. Electricidad Actual  5.2.1. Corriente eléctrica y su medición  5.2.2. La ley de Ohm  5.2.3. Resistencia y resistividad  5.2.4. Circuitos en Serie y en Paralelo  5.2.5. Energía y potencia eléctricas  5.2.6. Leyes de Kirchhoff  5.3. Magnetismo y Electromagnetismo  5.3.1. Campo magnético y líneas de campo  5.3.2. Efectos magnéticos de la corriente eléctrica  5.3.3. Inducción electromagnética  5.3.4. Leyes de Faraday de la inducción electromagnética  5.3.5. Transformadores y Aplicaciones  5.3.6. Corriente AC y DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estructura del átomo  6.1.2. Modelo atómico de Bohr  6.1.3. Niveles de Energía del Electrón  6.1.4. Rayos X y aplicaciones  6.2. Radiactividad  6.2.1. Tipos de radiación  6.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  6.2.3. Reacciones nucleares y aplicaciones  6.2.4. Fisión y Fusión  6.3. Física cuántica  6.3.1. Dualidad onda-partícula  6.3.2. Efecto fotoeléctrico  6.3.3. Cuantización de la energía  6.3.4. El principio de incertidumbre de Heisenberg
  7. Electrónica y Comunicación  7.1. Semiconductores  7.1.1. Conductores, aislantes y semiconductores  7.1.2. Diodos y sus aplicaciones  7.1.3. Transistores y Puertas Lógicas  7.1.4. LEDs y fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicación  7.2.1. Fundamentos de la comunicación  7.2.2. Señales analógicas y digitales  7.2.3. Comunicación inalámbrica y fibra óptica  7.2.4. Ondas de radio y modulación

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Física Moderna


La física moderna es una rama de la física que trata con conceptos post-Newtonianos en el mundo de la física. Proporciona un marco para una nueva comprensión de diversos fenómenos que la física clásica no pudo explicar. Incluye la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica.

Principio

La física moderna comenzó a principios del siglo XX cuando los científicos comenzaron a experimentar con objetos muy pequeños (como átomos) y objetos que se movían muy rápido (como la luz). La física clásica desarrollada por Isaac Newton y otros no podía describir con precisión estos fenómenos. Por lo tanto, eran necesarias nuevas teorías para superar estas deficiencias.

Teoría de la relatividad

La teoría de la relatividad desarrollada por Albert Einstein cambió nuestra comprensión del espacio, el tiempo y el movimiento. Hay dos partes de la relatividad: relatividad especial y relatividad general.

Relatividad especial

La relatividad especial trata principalmente con objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz. Su conclusión más famosa es que el tiempo no es absoluto. Esto significa que el tiempo puede pasar de manera diferente para dos observadores dependiendo de su velocidad relativa.

Velocidad relativa

Por ejemplo, si viajas en una nave espacial a una velocidad cercana a la velocidad de la luz y luego regresas a la Tierra, descubrirás que ha pasado menos tiempo para ti que para las personas en la Tierra. Esto se debe a un concepto llamado dilatación del tiempo.

        Fórmula de dilatación del tiempo: t' = t / √(1 - v²/c²)

Dónde:

  • t' es el tiempo experimentado por el observador en movimiento.
  • t es el tiempo terrestre.
  • v es la velocidad de la nave espacial.
  • c es la velocidad de la luz.

Relatividad general

La relatividad general es una extensión de la relatividad especial e incluye la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo debido a la masa.

Imagina que una hoja de caucho plana representa el espacio. Si colocas una bola pesada sobre la hoja, creará un cráter. Cualquier bola más pequeña colocada cerca de la bola pesada rodará hacia ella. Esta es una simple analogía de cómo funciona la gravedad en la relatividad general.

La forma en que los planetas orbitan alrededor del Sol se puede explicar usando este concepto. El Sol crea una hendidura en el espacio-tiempo, haciendo que los planetas orbiten a su alrededor en lugar de volar a través del espacio.

La teoría general de la relatividad también es responsable de explicar fenómenos como los agujeros negros y las ondas gravitacionales. Estas son regiones de gravedad extremadamente fuerte de las que ni siquiera la luz puede escapar, y son ondulaciones en el espacio-tiempo causadas por objetos masivos moviéndose a través del espacio.

Mecánica cuántica

La mecánica cuántica es otro pilar de la física moderna que trata con partículas muy pequeñas como electrones y fotones. Nos habla del comportamiento de la materia y la energía a nivel atómico y subatómico.

Principio de incertidumbre

Una característica interesante de la mecánica cuántica es el principio de incertidumbre de Heisenberg. Este principio establece que es imposible conocer con precisión tanto la posición como el momento de una partícula al mismo tiempo.

Piensa en tratar de atrapar un insecto pequeño y rápido en tu habitación. Puedes intentar descubrir dónde está en un momento dado (posición) o qué tan rápido y hacia dónde se dirige (velocidad), pero no ambas cosas al mismo tiempo.

        Fórmula del principio de incertidumbre: Δx * Δp ≥ ħ / 2

Dónde:

  • Δx es la incertidumbre en la posición.
  • Δp es la incertidumbre en el momento.
  • ħ es la constante reducida de Planck (1.0545718 x 10⁻³⁴ Js).

Dualidad onda-partícula

Otro concepto clave en la mecánica cuántica es la dualidad onda-partícula, que establece que las partículas, como los electrones, se comportan tanto como partículas como ondas.

Por ejemplo, imagina una onda de agua que fluye a través de dos agujeros uno al lado del otro. Las ondas crearán ondas en la superficie del agua. Si realizas un experimento similar con electrones, ellos también crearán un patrón de ondas, indicando su naturaleza ondulatoria.

Esta naturaleza dual de las partículas es una de las razones por las que la mecánica cuántica se llama a menudo probabilista, considerando probabilidades sobre la ubicación de una partícula en lugar de certezas.

Aplicaciones de la física moderna

La física moderna ha traído cambios revolucionarios no solo en la ciencia sino también en la tecnología. Aquí hay algunas aplicaciones:

Electrónica

La mecánica cuántica es importante en el desarrollo de semiconductores y transistores. Estos son componentes esenciales para todos los dispositivos electrónicos, como teléfonos inteligentes, computadoras y televisores.

Tecnología médica

La física moderna ha permitido el desarrollo de tecnologías avanzadas de imágenes médicas, como la resonancia magnética (MRI) y las tomografías computarizadas (CT), que se basan en los principios de las ondas electromagnéticas y la mecánica cuántica.

Sondas espaciales

Entender la relatividad es esencial para tareas como el lanzamiento de satélites y naves espaciales. Los sistemas GPS también dependen de ajustes basados en cálculos relativistas para proporcionar datos de posición precisos.

Conclusión

La física moderna representa un fascinante viaje hacia lo desconocido que desafía nuestras percepciones de la realidad. Reconfigura la forma en que pensamos sobre el tiempo, el espacio y la naturaleza fundamental del universo. Aunque algunos conceptos pueden parecer confusos al principio, abren nuevas posibilidades para el avance tecnológico y una comprensión más profunda de nuestro universo.


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