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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Óptica


La óptica es una rama de la física que se centra en el estudio de la luz. Explora cómo se comporta la luz y cómo interactúa con diferentes materiales. En la vida cotidiana, encontramos óptica en diversas formas, como en gafas, cámaras, telescopios y microscopios. Comprender la óptica es importante para desarrollar estas tecnologías y mejorar nuestra capacidad para ver el mundo que nos rodea.

Naturaleza de la luz

La luz es un tipo de energía que viaja en ondas. En física, estas ondas se conocen como ondas electromagnéticas. Consisten en campos eléctricos y magnéticos que se mueven a través del espacio. Una cosa fascinante de la luz es que puede comportarse tanto como una onda como una partícula. Esto se conoce como dualidad onda-partícula.

Las ondas de luz pueden variar en términos de su longitud de onda y frecuencia. La longitud de onda se refiere a la distancia entre dos picos sucesivos de una onda, y la frecuencia se refiere al número de ondas que pasan por un punto en un segundo. Diferentes longitudes de onda dentro del rango de la luz visible resultan en diferentes colores que podemos ver.

Ejemplo visual: longitud de onda

Longitud de onda

Reflexión

La reflexión ocurre cuando la luz incide en la superficie de un objeto. El ejemplo más simple de reflexión ocurre cuando nos miramos en un espejo. La imagen que vemos en el espejo es el resultado de la luz reflejándose en la superficie del espejo.

Ley de la reflexión

La ley de la reflexión establece que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Estos ángulos se miden desde la normal, que es una línea imaginaria perpendicular a la superficie reflectante.

Ángulo de Incidencia (θi) = Ángulo de Reflexión (θr)

Ejemplo visual: ley de la reflexión

rayo incidenteRayo reflejadoGeneralθiθR

Refracción

La refracción es la desviación de la luz al pasar de un medio a otro. Esto sucede porque la velocidad de la luz cambia al pasar entre sustancias con diferentes densidades. Un ejemplo clásico de refracción es la curvatura de una paja cuando se coloca en un vaso de agua.

La medida en que la luz se desvía depende del índice de refracción del material. El índice de refracción es una medida de cuánto un material ralentiza la velocidad de la luz.

Ley de Snell

La ley de Snell describe la relación entre los ángulos de incidencia y refracción, así como los índices de refracción de los dos medios. Puede escribirse como:

n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂)

Aquí, n₁ y n₂ son los índices de refracción, y θ₁ y θ₂ son los ángulos de incidencia y de refracción, respectivamente.

Ejemplo visual: refracción

rayo incidenteRayo refractadoGeneralθ₁θ₂

Lente

Las lentes son objetos transparentes que forman una imagen refractando la luz. Se utilizan comúnmente en anteojos, cámaras y microscopios. Existen dos tipos principales de lentes: lentes convexas y lentes cóncavas.

Lente convexa

Una lente convexa, también llamada lente convergente, es más gruesa en el centro que en los bordes. Cuando los rayos de luz pasan a través de una lente convexa, convergen o se juntan. Este tipo de lente puede enfocar la luz para formar una imagen clara en la pantalla.

Un ejemplo interesante del uso de una lente convexa es enfocar la luz solar en un punto usando una lupa. La luz enfocada puede quemar un trozo de papel por la energía concentrada de la luz.

Lente cóncava

Una lente cóncava, también llamada lente divergente, es más delgada en el centro y más gruesa en los bordes. Esto dispersa o diverge los rayos de luz. Estas lentes se utilizan en gafas para personas miopes porque dispersan la luz antes de que llegue al ojo, facilitando el enfoque.

Ejemplo visual: lente convexa

Rayos incidentesRayos convergentes

Aplicaciones de la óptica

La óptica desempeña un papel importante en muchas tecnologías e investigaciones científicas. A continuación se presentan algunas aplicaciones de la óptica:

  • Gafas: Las lentes en gafas corrigen la visión ajustando la dirección de los rayos de luz entrantes, para que se enfoquen correctamente en la retina.
  • Cámara: Las cámaras utilizan lentes para enfocar la luz sobre película o un sensor digital, produciendo imágenes con un detalle nítido.
  • Microscopios: Los microscopios usan múltiples lentes para magnificar objetos pequeños, haciéndolos visibles al ojo desnudo.
  • Telescopios: Los telescopios recogen luz de objetos distantes, como estrellas y planetas, y la enfocan para formar una imagen nítida.
  • Fibra óptica: Los cables de fibra óptica transmiten señales de luz a largas distancias con mínima pérdida para telecomunicaciones.

Conclusión

La óptica es una parte fundamental de la física que proporciona información importante sobre el comportamiento de la luz. Nos ayuda a comprender la reflexión y la refracción y nos permite explorar las aplicaciones tecnológicas de las lentes. Al estudiar la óptica, obtenemos una mayor comprensión de cómo la luz afecta al mundo que nos rodea y cómo podemos usar sus propiedades para aplicaciones prácticas.


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