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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Reflexión, Refracción y Difracción


Introducción a las ondas

Las ondas son un fenómeno fascinante en física, que representan la propagación de energía a través de un medio. Se pueden observar en varias formas, como ondas de agua, ondas sonoras y ondas de luz. Entender el comportamiento de las ondas nos ayuda a comprender muchos fenómenos naturales y aplicaciones tecnológicas.

Reflexión

La reflexión ocurre cuando una onda golpea una superficie o frontera y regresa al medio de donde vino. Esta es una característica común observada en muchos tipos de ondas, incluidas las ondas de agua, las ondas sonoras y las ondas de luz. Uno de los principios clave de la reflexión es que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Considere una onda de luz cayendo sobre un espejo plano. La onda de luz golpea el espejo en un ángulo llamado el ángulo de incidencia. Luego, la luz golpea el espejo en un ángulo llamado el ángulo de reflexión. Estos ángulos se miden con respecto a una línea perpendicular a la superficie del espejo, conocida como la normal.

Ángulo de Incidencia = Ángulo de Reflexión θi = θr

Visualización de la imagen

ángulo de incidencia ángulo de reflexión

Ejemplos de reflexión

Un ejemplo común de reflexión es un eco. Cuando gritas hacia una superficie grande y plana como un edificio o una roca, las ondas sonoras se reflejan hacia tus oídos, permitiéndote escuchar el eco.

La reflexión también se puede ver en la óptica, como cuando la luz rebota en un espejo. Este principio se utiliza en el diseño de periscopios, que permiten a los observadores ver por encima de obstáculos o alrededor de esquinas.

Refracción

La refracción ocurre cuando una onda viaja de un medio a otro y cambia de velocidad, resultando en un cambio en la dirección de la onda. Esto sucede porque las ondas viajan a diferentes velocidades en diferentes medios. El cambio de velocidad en la frontera entre dos medios hace que la onda se doble, lo que se conoce como refracción.

La ley que rige la refracción se llama ley de Snell. Relaciona el ángulo de incidencia y refracción con la velocidad de la onda en cada medio:

n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)

donde n1 y n2 son los índices de refracción del primer y segundo medio, respectivamente, y θ1 y θ2 son los ángulos de incidencia y refracción.

Visualización de la refracción

ángulo de incidencia ángulo de refracción

Ejemplos de refracción

Un ejemplo clásico de refracción es una pajita colocada en un vaso de agua. Cuando miras la pajita desde el lado, parece rota o doblada en la superficie del agua porque la luz se dobla cuando pasa del aire al agua y viceversa.

La refracción también es responsable de fenómenos como los arcoíris. Cuando la luz solar pasa a través de las gotas de lluvia en la atmósfera, se refracta y dispersa la luz en sus colores componentes, creando un arcoíris.

Difracción

La difracción implica la curvatura de ondas alrededor de obstáculos o a través de agujeros. A diferencia de la reflexión y la refracción, que implican cambios en la dirección de las ondas debido a interacciones con superficies o transiciones entre medios, la difracción muestra cómo las ondas pueden extenderse cuando encuentran bordes o ranuras.

La extensión de la difracción depende del tamaño del obstáculo o agujero en relación con la longitud de onda de la ola. Cuando una onda pasa a través de un pequeño hueco o alrededor de un pequeño obstáculo, se dobla y forma una serie de frentes de onda emergentes del hueco o región de sombra.

Visualización de la difracción

Ejemplos de difracción

La difracción se puede ver cuando las ondas sonoras se curvan alrededor de una esquina. Cuando alguien habla desde otra habitación, su voz aún se puede escuchar porque las ondas sonoras se extienden al pasar por una puerta.

Otro ejemplo es el patrón que aparece cuando la luz pasa por una ranura estrecha. Este principio se utiliza en rejillas de difracción, que son dispositivos utilizados para separar la luz en sus diferentes longitudes de onda o colores.

Interacción entre reflexión, refracción y difracción

En el mundo natural y en los sistemas tecnológicos, las ondas a menudo experimentan una combinación de reflexión, refracción y difracción. Comprender estos fenómenos es importante para analizar el comportamiento de las ondas en entornos complejos.

En óptica, las lentes utilizan la refracción para enfocar la luz, mientras que los espejos cambian el camino de la luz al reflejarla. Instrumentos como telescopios y microscopios combinan estos principios para magnificar objetos distantes o pequeños.

La ingeniería acústica también emplea estos conceptos. Las salas de conciertos están diseñadas para controlar la reflexión y difracción del sonido para una acústica óptima, asegurando una proyección de sonido clara para todos los miembros de la audiencia.

Conclusión

En esta exploración del comportamiento de las ondas, hemos examinado cómo las ondas se reflejan, refractan y difractan. Estos fenómenos ilustran la naturaleza diversa y dinámica de las ondas y son fundamentales para nuestra comprensión de las interacciones físicas en muchos contextos. Dominar estos conceptos mejora nuestra capacidad de comprender e innovar las complejidades del universo dominado por las ondas.


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Reflexión, Refracción y Difracción

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