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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Desintegración radiactiva y vida media


La desintegración radiactiva es un concepto fundamental en la física nuclear, una rama de la física moderna. Es el proceso por el cual un núcleo atómico inestable pierde energía. Es un fenómeno esencial que nos ayuda a comprender la estabilidad de los elementos y los cambios que sufren con el tiempo. También, discutimos la vida media, que es importante para medir qué tan rápido decae una sustancia radiactiva.

Comprendiendo la desintegración radiactiva

Básicamente, la desintegración radiactiva es un proceso natural por el cual un núcleo inestable se transforma en un núcleo más estable, liberando partículas o energía en el proceso. Esto puede suceder de varias formas, incluyendo la desintegración alfa, beta y gamma.

Tipos de desintegración radiactiva

  • Desintegración alfa: Esto implica el desprendimiento de una partícula alfa, que consta de dos neutrones y dos protones. Esto reduce el número atómico en 2 y el número de masa en 4. Por ejemplo, cuando el uranio-238 sufre desintegración alfa, se convierte en torio-234:
    Uranio-238 → Torio-234 + Partícula alfa
    Uranio-238 → Torio-234 + Partícula alfa
  • Desintegración beta: Ocurre cuando un neutrón en el núcleo se transforma en un protón o viceversa, con una partícula beta (electrón o positrón) emitida. Si un neutrón se transforma en un protón, se emite una partícula beta-menos (electrón):
    Neutrón → Protón + Partícula beta-menos
    Neutrón → Protón + Partícula beta-menos
  • Desintegración gamma: Esto implica la emisión de rayos gamma, que son fotones de alta energía. Esto generalmente ocurre después de la desintegración alfa o beta, ya que el núcleo libera la energía extra para volverse más estable sin cambiar el número de protones o neutrones.
    Núcleo excitado → Núcleo estable + Rayos gamma
    Núcleo excitado → Núcleo estable + Rayos gamma

Visualización de la desintegración radiactiva

La desintegración radiactiva se puede entender con un simple diagrama visual que muestra cómo un núcleo inestable cambia con el tiempo.

Núcleos inestablesestado inicialNúcleos establesemisión de partículas o energía

Comprendiendo la vida media

La vida media es el tiempo que tarda en decaer la mitad de una muestra de material radiactivo. Este concepto es importante para evaluar la longevidad y la actividad de los materiales radiactivos.

Calculando la vida media

Si empiezas con un cierto número de átomos radiactivos, en una vida media la mitad de ellos decaerá. Este proceso continúa, y con cada vida media, el número de átomos radiactivos restantes se reduce a la mitad.

La ecuación que describe este proceso es:

N(t) = N0 * (1/2)^(t/T)
N(t) = N0 * (1/2)^(t/T)
  • N(t) es el número de átomos radiactivos restantes en el tiempo t.
  • N0 es el número inicial de átomos radiactivos.
  • T es la vida media de la sustancia.

Ejemplo visual de vida media

El proceso de vida media se puede hacer más fácil de entender visualizándolo.

100% inicial50% primera vida media25% segunda vida mediaestado de desintegraciónpor un período de tiempo más largo

Ejemplo de cálculo de vida media

Supongamos que tenemos un isótopo radiactivo con una vida media de 10 años. Si comenzamos con 100 gramos de este isótopo, podemos calcular cuánto queda después de varios intervalos:

  • 10 años después:
    N(10) = 100 * (1/2)^(10/10) = 50 gramos
        N(10) = 100 * (1/2)^(10/10) = 50 gramos
  • Después de 20 años:
    N(20) = 100 * (1/2)^(20/10) = 25 gramos
        N(20) = 100 * (1/2)^(20/10) = 25 gramos
  • Después de 30 años:
    N(30) = 100 * (1/2)^(30/10) = 12.5 gramos
        N(30) = 100 * (1/2)^(30/10) = 12.5 gramos

Importancia de la desintegración radiactiva y la vida media

La desintegración radiactiva y la vida media no son solo conceptos académicos; también tienen aplicaciones prácticas en diversos campos como la arqueología, la medicina y la energía nuclear.

Aplicaciones en diversos campos

  • Arqueología: La datación por carbono se basa en los principios de la vida media para estimar la edad de los hallazgos arqueológicos.
  • Medicina: Los radioisótopos se utilizan en diagnóstico y tratamiento médico, y sus vidas medias proporcionan información sobre la dosificación y seguridad.
  • Energía nuclear: Comprender la desintegración es importante para la gestión del combustible nuclear y los desechos.

Reflexiones finales sobre la desintegración radiactiva y la vida media

Comprender la desintegración radiactiva y la vida media proporciona información fundamental sobre la naturaleza del núcleo atómico y el paso del tiempo en los procesos nucleares. Ya sea considerando las escalas de tiempo históricas involucradas en la datación por carbono o las propiedades que salvan vidas de los isótopos médicos, estos principios iluminan tanto los mundos microscópico como macroscópico.


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Desintegración radiactiva y vida media

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