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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Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital


La comunicación es el proceso mediante el cual compartimos información, pensamientos y sentimientos. Ayuda a conectar a las personas a través de distancias. En el mundo de la electrónica y la comunicación, tratamos principalmente con dos tipos de comunicación: analógica y digital. Ambos formatos desempeñan un papel importante en nuestras vidas diarias, desde escuchar la radio hasta usar un teléfono inteligente.

Comunicaciones analógicas

La comunicación analógica implica la transmisión de información utilizando señales continuas. La información generalmente se transmite en forma de ondas electromagnéticas. A diferencia de la comunicación digital, donde la señal varía en pasos discretos, las señales analógicas pueden tomar cualquier valor dentro de un rango. Los ejemplos más comunes incluyen señales de radio, líneas telefónicas y transmisiones de televisión analógica.

Características de las señales analógicas

Las señales analógicas son continuas y varían con el tiempo. Estas señales generalmente se representan como una onda sinusoidal, como se muestra a continuación:

Tiempo Dimensiones

En la forma de onda anterior, el eje x representa el tiempo, y el eje y representa la amplitud. La curva azul oscila continuamente, lo que muestra la naturaleza de una señal analógica.

Ventajas y desventajas de la comunicación analógica

La comunicación analógica ofrece varias ventajas:

  • Rango Continuo: Puede representar un número infinito de valores de señales.
  • Diseño simple: Los circuitos y sistemas utilizados para las comunicaciones analógicas pueden ser simples.
  • Representación natural: Muchas cantidades físicas, como el sonido y la luz, son naturalmente analógicas.

Sin embargo, las comunicaciones analógicas también tienen algunas desventajas notables:

  • Sensibilidad al ruido: El ruido puede causar que las señales analógicas se degraden a lo largo de la distancia, lo que lleva a una mala calidad de la señal.
  • Procesamiento de señales limitado: El procesamiento de señales analógicas es generalmente más complejo.

Ejemplos de sistemas de comunicación analógica

Aquí hay algunos ejemplos que muestran dónde se utilizan los sistemas de comunicación analógica:

  • Radiodifusión: Las estaciones de radio AM/FM tradicionales transmiten señales analógicas que son recibidas por radios.
  • Teléfono analógico: Los primeros teléfonos de línea fija convertían el sonido en señales eléctricas y las transmitían a través de líneas analógicas.
  • Transmisión de televisión: Antes de la llegada de la televisión digital, las señales de TV eran analógicas.

Comunicación digital

La comunicación digital implica la transmisión de información utilizando señales discretas y binarias. Las señales digitales llevan datos en forma de bits: 0 y 1. Los dispositivos como computadoras, teléfonos móviles y televisión digital utilizan esta forma de comunicación.

Características de las señales digitales

Las señales digitales tienen diferentes niveles, generalmente dos niveles: alto (1) y bajo (0). A continuación se muestra una ilustración de una señal digital.

Tiempo Dimensiones

La figura anterior muestra una simple señal digital binaria, que representa sus estados alto y bajo con el tiempo.

Ventajas y desventajas de la comunicación digital

La comunicación digital ofrece varios beneficios:

  • Resistencia al ruido: Las señales digitales son menos susceptibles al ruido, manteniendo así su calidad incluso a distancias.
  • Procesamiento de datos eficiente: Los sistemas digitales pueden comprimir y codificar datos más fácilmente.
  • Seguridad avanzada: Las comunicaciones digitales pueden usar encriptación para la transferencia segura de datos.

No obstante, también tiene algunas desventajas:

  • Diseño complejo: El diseño y desarrollo de sistemas de comunicación digital puede ser más complejo.
  • Error de cuantización: Pueden surgir errores al convertir una señal analógica a digital.

Ejemplos de sistemas de comunicación digital

La comunicación digital es prevalente en la tecnología moderna. Aquí hay algunos ejemplos:

  • Internet: Los datos se transmiten por Internet en paquetes utilizando señales digitales.
  • Teléfonos móviles: Los teléfonos inteligentes de hoy en día utilizan señales digitales para la transmisión de voz y datos.
  • Televisión digital: Los televisores modernos, como la televisión por cable y satélite, reciben señales digitales.

Comparación entre comunicación analógica y digital

Comparemos ambos tipos de comunicación para entender sus características distintivas:

Especialidad Comunicaciones Analógicas Comunicación Digital
Tipo de Señal Continua Discreta/Binaria
Sensibilidad al Ruido Alta Menor
Procesamiento de datos Complejo Hábil
Complejidad del diseño Fácil Compleja
Seguridad Menor Alta

Representación matemática de señales analógicas y digitales

Las señales analógicas pueden ser representadas matemáticamente por funciones como las funciones seno y coseno. Una simple señal analógica puede expresarse como:

        A(t) = A0 sin(2πft + φ)

Donde:

  • A0 es la amplitud de la señal.
  • f es la frecuencia.
  • t es el tiempo.
  • φ es el cambio de fase.

Las señales digitales, al ser binarias, se representan usando secuencias de 0 y 1. Para una señal digital, no se tiene una ecuación matemática continua, pero a menudo se representa mediante un patrón de bits como 101101.

Modulación en sistemas de comunicación

Tanto las comunicaciones analógicas como las digitales utilizan la modulación: una técnica importante que permite a las señales viajar largas distancias sin degradación. La modulación implica cambiar la señal portadora de alguna manera utilizando la señal de mensaje.

Modulación analógica

En la comunicación analógica, tenemos diferentes tipos de modulación que incluyen AM (Modulación de Amplitud), FM (Modulación de Frecuencia) y PM (Modulación de Fase).

  • Modulación de Amplitud (AM): Cambiar la amplitud de la onda portadora para adaptarla a la señal de información.
  • Modulación de Frecuencia (FM): Cambiar la frecuencia de una señal portadora según la señal de información.
  • Modulación de Fase (PM): Cambiar la fase de una señal portadora según la señal de información.

Modulación digital

Las comunicaciones digitales implican técnicas de modulación como ASK (Claveo por Modulación de Amplitud), FSK (Claveo por Modulación de Frecuencia) y PSK (Claveo por Modulación de Fase).

  • Claveo por Modulación de Amplitud (ASK): Modulación digital donde la amplitud de la onda portadora se cambia dependiendo de la señal digital.
  • Claveo por Modulación de Frecuencia (FSK): La frecuencia de la onda portadora cambia dependiendo de la señal digital.
  • Claveo por Modulación de Fase (PSK): La fase de la onda portadora se cambia según la señal digital.

Conclusión

El mundo de las comunicaciones, ya sean analógicas o digitales, es la columna vertebral de la tecnología moderna. Comprender las diferencias y aplicaciones de estos sistemas nos permite entender cómo funcionan los gadgets cotidianos y facilita avances en tecnologías de comunicación. La elección entre analógico y digital depende de las necesidades específicas y la naturaleza de la aplicación. Desde videollamadas de alta definición hasta transmisiones de radio, ambos tipos de comunicación juegan un papel esencial en unir al mundo.


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Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital

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