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

Grado 11 ↓


Física Moderna


La física moderna es una parte fascinante y esencial del curso de Física, especialmente para estudiantes de clase 11. Introduce conceptos que expanden nuestra comprensión del universo más allá de las ideas clásicas. Esto incluye mecánica cuántica, relatividad, estructura atómica y física de partículas. Vamos a sumergirnos en estos conceptos y obtener una comprensión más profunda.

1. Mecánica cuántica

La mecánica cuántica es la rama de la física que trata el comportamiento de partículas muy pequeñas como átomos y partículas subatómicas. A diferencia de la física clásica, donde los objetos tienen una posición y momento definidos, la mecánica cuántica nos dice que estas partículas se comportan de maneras probabilísticas.

Dualidad onda-partícula

Un concepto clave en la mecánica cuántica es la dualidad onda-partícula. Esta teoría establece que cada partícula o entidad cuántica exhibe propiedades tanto de onda como de partícula. Por ejemplo, la luz a veces se comporta como una onda y a veces como una partícula.

Imagina la luz pasando a través de dos rendijas y creando un patrón de interferencia en la pantalla. Esto muestra la naturaleza de onda. Sin embargo, cuando se observa, muestra efectos discretos de partículas.

El principio de incertidumbre de Heisenberg

El principio de incertidumbre, propuesto por Werner Heisenberg, es otro aspecto fundamental de la mecánica cuántica. Establece que es imposible saber simultáneamente la posición exacta y el momento de una partícula.

Δx * Δp ≥ ħ/2

Aquí, Δx es la incertidumbre en la posición, Δp es la incertidumbre en el momento, y ħ (h-bar) es la constante reducida de Planck. Este principio limita nuestro conocimiento y precisión al medir sistemas cuánticos.

2. La teoría de la relatividad

La teoría de la relatividad de Albert Einstein trajo cambios significativos en nuestra comprensión del espacio y el tiempo. Consiste en dos partes: la relatividad especial y la relatividad general.

Relatividad especial

La teoría especial de la relatividad trata sobre objetos que se mueven a una velocidad constante, especialmente cerca de la velocidad de la luz. Presenta dos ideas principales: la velocidad de la luz es constante en todos los marcos inerciales y las leyes de la física son las mismas para todos los observadores.

Uno de los resultados famosos de la teoría especial de la relatividad es la ecuación:

E = mc^2

Esta ecuación muestra que la masa y la energía pueden intercambiarse. Como resultado, a medida que la velocidad de un objeto se acerca a la velocidad de la luz, su masa aumenta efectivamente, lo que hace imposible que alcance o supere la velocidad de la luz.

Relatividad general

La relatividad general extiende los principios de la relatividad especial para incluir la aceleración y la gravedad también. En la relatividad general, la gravedad se ve no como una fuerza, sino como una curvatura del espacio-tiempo debido a la masa y la energía.

Imagina que colocas una bola pesada en un trampolín. Su peso hace que el trampolín gire a su alrededor. De manera similar, objetos masivos como estrellas y planetas rotan el espacio-tiempo a su alrededor, lo que observamos como gravedad.

3. Estructura atómica

La estructura del átomo es fundamental para la física moderna. Un átomo consta de un núcleo formado por protones y neutrones, rodeado de electrones.

Modelo atómico de Bohr

Niels Bohr propuso un modelo del átomo en el cual los electrones orbitan el núcleo en caminos específicos o "capas." Este modelo ayudó a explicar el espectro atómico del hidrógeno y jugó un papel fundamental en el desarrollo de la mecánica cuántica.

E_n = -13.6 eV/n^2

Esta fórmula ayuda a determinar los niveles de energía de los electrones en el átomo de hidrógeno, donde n es el número cuántico principal.

Modelo cuántico del átomo

El modelo cuántico moderno reemplaza la idea de caminos fijos con nubes orbitales donde es probable encontrar electrones. Los electrones no tienen posiciones fijas; en cambio, describimos sus ubicaciones en términos de probabilidades.

4. Física de partículas

La física de partículas es la rama de la física que estudia los constituyentes fundamentales de la materia y las fuerzas entre ellos.

Modelo Estándar

El Modelo Estándar es la teoría que describe tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas (electromagnetismo, las fuerzas débil y fuerte, pero no la gravedad).

Electrón Quarks

Incluye partículas como quarks, leptones y bosones. Los quarks se combinan para formar protones y neutrones, mientras que los leptones incluyen electrones y neutrinos. Los bosones son partículas portadoras de fuerza, la más famosa de las cuales es el fotón, que media la fuerza electromagnética.

Entender la física de partículas nos ayuda a obtener una comprensión más profunda de las fuerzas y partículas que componen el universo.

5. Aplicaciones de la física moderna

La física moderna tiene numerosas aplicaciones en el mundo actual, impactando la tecnología, la medicina y más.

Tecnología

La tecnología de semiconductores, que se basa en los principios de la mecánica cuántica, impulsa la electrónica en nuestras computadoras y teléfonos inteligentes.

Medicina

Técnicas como la resonancia magnética (MRI) y la tomografía computarizada (CT) se basan en principios tanto de electromagnetismo como de física nuclear, y demuestran la conexión entre la teoría y las aplicaciones cotidianas.

Astrofísica

El estudio de las estrellas, las galaxias y el universo incorpora aspectos tanto de relatividad como de física cuántica para entender el origen y la estructura del universo.

Conclusión

La física moderna revoluciona nuestra comprensión del universo físico. Al explorar lo muy pequeño, lo muy rápido y lo muy grande, comprendemos conceptos que desafían la experiencia cotidiana, pero son esenciales para una imagen completa de la realidad. El progreso continuo tiene la posibilidad de aprender aún más sobre el universo y desarrollar tecnologías que utilicen estos aspectos para el bienestar de la humanidad.


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