Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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Movimiento ondulatorio y transporte de energía


En el fascinante mundo de la física, el movimiento ondulatorio presenta un fenómeno emocionante. Las ondas son fascinantes porque abarcan una gran variedad de fenómenos que ocurren en diferentes medios como el aire, el agua e incluso los sólidos. Dos aspectos muy importantes del estudio de las ondas son el movimiento ondulatorio y el transporte de energía. Estos conceptos son fundamentales para entender cómo las ondas viajan a través de diferentes medios y cómo transportan energía de un lugar a otro. A lo largo de esta lección, discutiremos estos conceptos utilizando un lenguaje sencillo para asegurar que entiendas la esencia del movimiento ondulatorio y el transporte de energía.

Entender las ondas

Antes de profundizar en el movimiento ondulatorio y el transporte de energía, es necesario entender qué es una onda. Una onda es una perturbación que viaja a través de un medio, transfiriendo energía de un punto a otro sin causar un desplazamiento permanente del medio. Las ondas pueden tomar diversas formas, pero generalmente se dividen en dos categorías principales: ondas mecánicas y ondas electromagnéticas.

Ondas mecánicas

Las ondas mecánicas requieren un medio para viajar y se pueden clasificar como transversales o longitudinales. Las ondas de agua y las ondas sonoras son ejemplos comunes de ondas mecánicas.

  • Ondas Transversales: En estas ondas, las partículas del medio se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Un gran ejemplo es una onda que viaja en una cuerda.
  • Ondas Longitudinales: En estas ondas, las partículas del medio vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Las ondas sonoras que viajan por el aire son un ejemplo clásico de esto.

Ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas no requieren ningún medio para propagarse. Viajan en el vacío del espacio. La luz, las ondas de radio y las microondas pertenecen a esta categoría. Siempre son ondas transversales.

Movimiento ondulatorio

La velocidad de la onda es un concepto importante en el movimiento ondulatorio. Nos dice qué tan rápido viaja una onda a través de un medio. La velocidad de la onda se define como la distancia recorrida por la onda por unidad de tiempo. La fórmula utilizada para calcular la velocidad de la onda es:

v = fλ

Donde:

  • v es la velocidad de la onda
  • f es la frecuencia de la onda
  • λ (lambda) es la longitud de onda

Frecuencia y longitud de onda

Vamos a profundizar un poco más en estos parámetros. La frecuencia se refiere a cuántos ciclos de onda pasan por un punto específico en un segundo. Se mide en Hertz (Hz). La longitud de onda, por otro lado, es la distancia entre puntos sucesivos de la onda que están en fase, como de cresta a cresta o de valle a valle. La longitud de onda se mide en metros (m).

Por ejemplo, imagina suaves olas en la playa. Si una onda viaja de una cresta a otra, cubriendo una distancia de 4 metros, con una frecuencia de 2 Hz, la velocidad de la onda se calcularía como:

v = fλ = 2 Hz × 4 m = 8 m/s

Visualización del movimiento ondulatorio

Imaginemos una onda transversal simple para entender cómo funciona el movimiento ondulatorio. Imagina una cuerda atada en un extremo y que estás moviendo el extremo libre hacia arriba y hacia abajo.

Cresta Valle

Factores que afectan la velocidad de la onda

La velocidad de la onda puede verse afectada por varios factores. Para las ondas mecánicas, las propiedades del medio, como la densidad y la elasticidad, juegan un papel importante. Por ejemplo, el sonido viaja más rápido en el agua que en el aire. Para las ondas electromagnéticas, el medio (o la falta de él) también afecta la velocidad, con la luz viajando más lentamente en el vidrio que en el aire.

Transporte de energía en ondas

Las ondas no solo son fascinantes porque viajan; mueven y transportan energía de un lugar a otro. Esta propiedad es importante para muchos procesos naturales y tecnológicos.

Energía en ondas mecánicas

La energía en las ondas mecánicas está relacionada con la amplitud de la onda. Las ondas con mayores amplitudes transportan más energía. Considera las olas rompiendo en la orilla. En un día de tormenta, las olas son más grandes y transportan más energía que las suaves ondas de un día tranquilo.

Energía en ondas electromagnéticas

Para las ondas electromagnéticas, la energía depende de la frecuencia, así como de la amplitud. Por ejemplo, los rayos gamma tienen más energía que las ondas de radio porque su frecuencia es mayor, a pesar de tener posiblemente la misma amplitud.

Visualización del transporte de energía

Otra forma de entender el transporte de energía es imaginar el flujo de energía en una onda. Considera un resorte que estiras y luego creas un pulso enviando compresiones rápidas por su longitud.

Presión

Ejemplos reales de transporte de energía

Algunos ejemplos reales de transporte de energía mediante ondas incluyen:

  • Ondas sonoras: Cuando una cuerda de guitarra vibra, mueve las partículas de aire a su alrededor, creando compresiones y rarefacciones que llegan a tus oídos, permitiéndote escuchar música.
  • Olas del mar: La energía transportada por las olas del mar se puede utilizar para generar electricidad a través de turbinas.
  • Microondas en el horno: Las microondas entregan energía a las moléculas de agua en los alimentos, haciendo que vibren y calienten la comida.

Conclusión

El movimiento ondulatorio y el transporte de energía son aspectos fundamentales del comportamiento de las ondas. Comprender estos conceptos proporciona una visión sobre cómo funcionan las ondas e interactúan con el medio ambiente. Las ondas son una parte integral de nuestra vida diaria, desde la luz que nos ayuda a ver hasta el sonido que permite la comunicación. A través de esta exploración de las ondas, ganamos una apreciación más profunda por el complejo baile de energía y movimiento que da forma al mundo físico.


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Movimiento ondulatorio y transporte de energía

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