Ramas de la Física

La física es muy amplia como ya se ha visto, y su estudio es muy complejo , es por eso que la física ha sido divida por el hombre para su entendimiento, ya que los sucesos que se mencionan todos pasan a la vez, simplemente se dividen para que los comprenda y los pueda estudiar con la siguiente imagen podremos las ramas más importantes.

Cinemática: Es el estudio del movimiento, sin tomar en cuenta las fuerza que lo originan.

Termodinámica: Es el estudio de la energía y las reacciones que sufre la materia.

Electromagnetismo: Es la rama que la física que se enfoca en el estudio las reacciones eléctricas y magnéticas.

Mecánica de los Fluidos: Es el área de la física que estudia el movimiento de líquidos y gases, y que fuerza lo provocan.

Óptica: Es el estudio de los fenómenos de la luz.

Acústica: Estudia el sonido, que lo produce y como se transmite.

Física Moderna: Es el estudio subatómico y el comportamiento de los átomo que forman la materia y las fuerzas que los realiza.

Ley de Lorentz

Esta ley explica que que la trayectoria seguida por una partícula cargada al penetrar en un campo magnético.

Ley de Ampere

Esta ley nos explica la circulación de la intensidad del campo magnético es un contorno cerrado es igual a la corriente que lo recorre en ese contorno.

B= Campo Magnético
I= Corriente

Magnetismo

Es la rama de la física que estudia los fenómenos de interacción de los imanes y las cargas eléctricas en movimiento, así como las propiedades derivadas de estos fenómenos.

CAMPO MAGNETICO

Es una carga que genera corriente para protegerla de otros.

ELECTROIMÁN

Es un tipo de imán en el que el campo magnetico se produce mediante un flujo de corriente electrica, desapareciendo cuando cesa la corriente.

DIPOLO MAGNETICO

Es una aproximación que se hace al campo generado por un circuito cunado la distancia a este es mucho mayor a las dimenciones del mismo.

Ley de las Mallas, Ley de Kirchoff, Ley de los Nodos y Ley de los Ohm

Malla

Es un camino cerrado por donde pasan las cargas.

Ley de las Mallas

La suma de los voltajes en una malla es = 0.
Algebraicamente se representa:

Ley de Nodos

En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en un instante de tiempo, la suma de las corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes.

Algebricamente se representa:

Ley de Ohm

La corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resitencia eléctrica.

Su fórmula es:

¿Qué es un Circuito Eléctrico?

Es un conjunto de elementos eléctricos como resistencias, conductores, fuentes, y conexiones, que unidos de la forma adecuada permite el paso de electrones.

CIRCUITOS EN SERIE

Es cuando los materiales de arriba con conectados en continuación uno de otro de forma que los electrones pasen por el primer aparato del circuito que posteriormente pasan al resto del circuito. La intensidad de corriente es la misma en todos los puntos del circuito.

CIRCUITOS EN PARALELO

Es cuando los mismo aparatos esta concectados en distintas trayectorias, por lo tanto cuando un electron pasa por algunos aparatos, pero no pasan por otros. La intensidad de corriente no es la misma en en todo el circuito.

¿Qué es el Átomo?

Es la partículas más pequeña y principal para la construcción de la materia, al igual que una célula tiene un núcleo donde se concentra la parte positiva, que son los protones. Los neutrones también se encuentran en el núcleo , solo que estos no tienen carga ni positiva, ni negativa. Y los electrones, la parte negativa, que se la pasan girando al rededor del núcleo como el Sistema Solar.El hombre no ha visto, físicamente el nucleo por su diminuto tamaño, pero se lo han imaginado muchos ciéntificos, y han expuesto sus hipótesis, pero la que se cree más acetada es la de Borh.

EL ÁTOMO DE BOHR

A tráves de esta propuesta, nos dice que los electrones tiene una órbita estable y los justifica en los siguientes 4 postulados.

• Los eléctrones giran alrededor del núcleo de forma circular, similar al Sistema Solar.

• Los eléctrones pueden saltar de una orbita a otra sin pasar por un estado intermedio
• Cuando los eléctrones cambian de orbita genera una emisión o absorción de luz, solamente de un cuanto.
• Las órbitas permitidas tienen valores discretos o cuantizados del momento angular orbital L de acuerdo con la siguiente ecuación.
  

Campo Eléctrico

El campo eléctrico es lo que rodea una carga para protegerse de otras, es decir la interacción entre cuerpos con propiedades de naturaleza eléctrica.

DIPOLO ELÉCTRICO

Son dos cargas de la misma magnitud pero de signo contrario, cercanas entre si.

ENERGÍA POTENCIAL

Es la energía a cumulada en un cuerpo.

TRABAJO

Lo que se hace para transmitir energía, se representa con la w.

ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA

El w que se debe de hacer para formar un sistema de cargas atrayéndolas, desde una distancia infinita.

RESISTENCIA ELÉCTRICA

Es la dificultad de desplazamiento de los electrones en un conductor , es decir , es la dificultad que tiene un conductor al paso de corriente eléctrica.

INTENCIDAD DE CORRIENTE

Es el flujo continuo de electrones a través de un conductor.

Corriente Eléctrica

Es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material.

Métodos de Inducción de Carga.

• Fricción: Cuando se arrancan electrones de un cuerpo y se van a otro, ya se había explicado con anterioridad.
• Inducción: A través de una carga puede mover cargas.
• Paralización: Es el campo vectorial que expresa la densidad de los momentos eléctricos dipolares induciodos un material dieléctrico.
• Conductores: Es el contacto de uncuerpo con otro cargado electricamente que trasmite a todos los puntos de su superficie, por lo tanto tiene la facilidad de conducir la corriente.
• Aislantes: Conducen la electricidad pero con mucha dificultad.

¿Qué es la Electricidad?

La electricidad es el flujo de electrones, ya que es un fenómeno físico su origen son las cargas eléctricas. Esa energía la podemos observar en la fenómenos mecánicos, luminosos y térmicos.

También se puede decir que electricidad es la rama de la física que estudias las leyes de origen de los fenómenos.

CARGAS ELÉCTRICAS

Es la propiedad de la partículas sub atómicas ( electrón, protón y neutrón), esto es la perdida o ganancia de los electrones. Esto se manifiesta a través las atracciones y repulsiones.


Es aquí se utiliza la ley de la Fuerza s de Coulumb, que establece la relación entre la fuerza eléctrica y la distacnia entre dos cargas. Al igual que la fuerza que interactuán las cargas.

• Cargas diferentes se atraen.
• Cargas iguales se repelen.

Para calcular esta fuerza se utiliza la siguiente fórmula:

Cuando los cuerpo tiene más protones que electrones entonces su carga será positiva, pero si tiene más electrones que protones sera la carga negativa.

Si nos basamos en el SI, las unidades de las cargas electricas se les denomina Coulomb y se simboliza con C y se define como la cantidad de carga que atraviesa un conductor electrico en un segundo.

Carga del electrón: -1.6 x 10 -19 C
Carga del protón: 1.6 x 10 -19 C
Masa del electrón: 9.1 x 10 -31 Kg
Masa del protón: 1.6 x 10 -27 Kg
Masa del neutrón: 1.6 x 10 -27 Kg

Tipos de Onda

Hay varios tipos de onda como:

Cuadrada: Es la onda de corriente alterna, varía su valor entre dos extremos sin pasar por los valores intermedios.

Dientes de Sierra: Es una onda no senoidal.

Onda Triangular: Se trata de un tipo de señal repetida que muestras las velocidades constantes que suben y bajan.

Fenómenos Ondulatorios

Los fenómenos ondulatorios son todos los que se producen por una perturbación, el cual generá ondas.

¿Qué es la Onda?

Es la trayectoria que se produce en forma semicurva de la parte inferior a la superior de un semieje imaginatio transversal.

Partes de la Onda

Cresta: Es la parte más alta de la onda (amplitud).

Periodo: Es el tiempo que tarda la onda de tocar el punto de máxima amplitud al siguiente.

Amplitud: Es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda.

Frecuencia: Es el número de ondas que se produce en una tiempo determinado, es decir el número de veces que se repite la onda.

Valle: Es la parte más baja de la onda.

Longitud de Onda: Distancia que hay entre dos crestas consecutivas.

Onda Senoidal y Cosenoidal

Son señales analógicas puesto que exiten infinitos valores entre dos puntos cualquiera del dominio.

Fórmulas:

A sen (Kx + Wt)

A cos (Kx + Wt)

¿Qué es el Número de Avogadro?

Es el número de particulas entre el número de moles. Se representa con n.

Equivale:

Escalas de Temperatura

Las escalas para medir la temperatura se dividen principalmente en dos:

• Relativas:

1. Grados Celcius o Centigrados, se basa en el punto de congelación y de evaporación del agua.
2. Grados Farenheit, se basa en el punto de congelación y evaporación pero de la sangre.
3. Grados Remur

• Absolutas

1. Grados Kelvin
2. Grados Rankine

La diferencia entre relativas y absolutas, es que en las primeras hay grados negativos, es decir, bajo cero, en cambio en la últimas no hay grados bajo cero.

Temperatura y Calor

Comunmente se le consideraba que calor y temperatura son sinonimos, pero en la física hay algunas diferencias.

El calor es el flujo de energía que se transfiere de la región más caliente a las más fria de un cuerpo. La unidad de la energía calorifica es la Joule y simbliza con J.

La temperatura es una valor que nos esta dando la detección de la cantidad de moléculas en movimiento en la materia. Su unidad son los grados y se representa con °.

Tambíen se pueden represtnar de la siguiente manera :

Calor= Q

Temperatura= T

Cambio=

Cp= Capacidad calorifica

La formula para calcular el calor es:

La Termodinamica es la rama de la física qu estudia los efectos de cuando una magnitud cambia a un nivel macroscopico, como la temperatura, presión, y volumen.

El termometro es un instrumento para medir la temperatura, hay diferetes, como los de mercurio, gas y hasta electricos.

Multiplos y Submultiplos

Dentro de los calculos de la físca, pueden llegar a resultar grandes cantidades, al igual que las unidades SI, que sirven para medir magnitudes y demás. También puede darse el caso de resultar de cantidades excesivamente pequeñas.

¿Cómo se Usan?

A cada prefijo le corresponde un valor númerico, que siempre corresponde a una potencia 10. Cuando se quieren escribir número muy pequeños, se emplean los submultiplos que coinciden con la potencia 10 pero negativo.

Vectores

Los vectores son las magnitudes que se caracterizan mòdulo, direcciòn y sentido. Se puede identificar ya que se pone un flecha por encima del simbolo que se quiere designar, y se localizan en el plano cartesiano.

Con los vectores se puedes domostrar la velocidad, la fuerza, el desplzamiento, entre otros de los cuerpos.

SUMA DE VECTORES

Consiste en representar gráficamente s dos o más vectores, de tal manera que su origen sea el mismo, complementando asi un parelelogramo. Se necesita trazar una rectas paralelas a cada uno de los vectores al extremo del otro. Para obetner la suma solamente se necesita medir la diganal del paralelo que nace del origen.

RESTA DE VECTORES

Este se realiza, simplemte en desplazar el vector B, al final del A y unir el origen con el final del vector B.

Para obtener la suma o la resta de vectores de forma matematica analítica se utiliza la siguiente fórmula:

¿Qué es Inercia?

La inercia es una facultad de los cuerpos de resistirse a un cambio durante un movimiento. La inercia es la propiedad qu tien todo cuerpo al permancer en reposo, hasta que se le llegue a aplicar una fuerza.

¿Qué es Aceleración?

La aceleración es la diferencia de velocidad que altera a un móvil, con respecto al tiempo. En otras palabras es la rapidez que obtiene un cuerpo durante el transcurso del movimiento, dependiendo la cantidad de tiempo que haya durado, es decir que tan rápido son los cambios.

Se simboliza con a y se mida con m/s2.

Casi siempre se comete el error de pensar que cuando un móvil tiene una gran velocidad, se cree que su velocidad también es grande, pero si su movimiento es lento, es por que tiene una aceleración pequeña.

Los tres postulados de la aceleración son:

• Una aceleración grande significa que la velocidad cambiará rápidamente.
• Una aceleración pequeña significa que la velocidad cambiará lentamente.
• Una aceleración cero significa que el la velocidad no cambiara.

Rapidez y Velocidad

Coloquialmente estas dos palabras se utilizan de una manera indistinta entre ellos, pero en la física hay algunas diferencias.

La rapidez es cuando un cuerpo recorre cierta distancia en un determinado tiempo, es decir es la medida de que tan aprisa se mueve un cuerpo.

La velocidad es una rapidez en una dirección determinada, se representa con la v y si magnitud es el m/s.

Ejemplo:

Cuando decimos que un auto viaja a 100 km/h, estamos indicando la rapidez del cuerpo en este caso el automovil.

Pero si mencionamos que un automovil viaja a 1o0 km/h hacía el norte estamos especificando su velocidad.

¿Qué es Gravedad?

Es una aceleración que sufre un cuerpo, cuando se mantiene sometido a la fuerza de atracción gravitatoria y se representa con g y tiene un valor de 9.81 m /s2.

Gracias a ella se tiene la sensación de peso y por lo tanto estamos "pegados" a la Tierra, es decir que no nos mantenemos flotando como en el espacio.

Se dice que Sir Isaac Newton, descansaba bajo la sombra de un manzano cuando de repente una manzana le cae en la cabeza y es cuando empieza la lluvia e preguntas de porque todas las cosas se caen, y tenían un peso.

Las Leyes de la Dinámica o de Newton

Estas son leyes propuestas por Sir Isaac Newton, a través de la observación y la experimentación. Son muy útiles para estudiar la mecánica, a través de la dinamica.

Estas son tres:

Primera Ley de Newton o de la Inercia dice:

Un cuerpo permanecera en estado de reposo o en movimiento rectilineo uniforme, a menos que una fuerza externa actúe sobre él.

Ejemplo:

Si en una bicicleta se dejera de pedalear,

se siguira indefinidamente si no actuara

sobre ella el rozamiento y la gravedad.

Además que se detendría más rapido si

va en arena, que si fuera por asfalto.

Segunda Ley de Newton o de la Masa

Cuando se aplica una fuerza constante a un cuerpo, la aceleración que resulta, es proporcional a la fuerza y es inversamente proporcional a la masa.

Ejemplo:

Una pelota de baseball que es lanzado por el picher

pronto se detendrá debido a la interacción que sufre

con el suelo, ya que tiende al caer. Pero al momento de ser golpeada por el bateador, rotara con mayor

y se irá mucho más lejos y con mayor velocidad.

Tercera Ley de Newton o de Acción y Reacción

A toda acción corresponde una reacción igual en magintud y dirección pero de sentido contrario.

Ejemplo:

La fuerza que ejerce la bala sobre pistola

y la pistola sobre bala
provocando el disparo en esta.

Para comprender mejor las leyes, podriamo utilizar el ejemplo de la rana.

Isaac Newton

Nació en el año de 1643, en Inglaterra, fue un físico, inventor, matemático, y filosofo. Es famoso por haber escrito y demostrado las Leyes de la Dinámica, mejor conocidas como las Leyes de Newton con las cuales estableció las bases de la mecánica clásica, igualmente que describió la Ley de la Gravitacional Universal.

En 1687, defendió a la Cambridge University, ya que el Rey Jacobo de II de Inglaterra trató de convertir la universidad en una institución católica, y por lo tanto bajo el dominio de la iglesia. Después de que Jacobo fue destronado y exiliado, Newton empezó a dar clases en dicho resinto, tras haber de laborado por más de treinta años, entregó el puesto para ser designado Director de la Moneda, en 1696. Durante esta época muchas personas se hacían pasar por el, por lo que Newton decía que fueran enviados a la horca. Algo importante en este puesto es que propuso que el oro fuera usado como estimulo monetario.

La última parte de su vida, no se enfocó en la ciencia, y empezó con estudios religiosos. En 1703, fue electo presidente de The Royal Society y fue por su buen trabajó fue reelegido cada año hasta que murió. Dos años más tarde, la Reina Ana I de Estuardo en Gran Bretaña, lo nombre caballero, por todos los servicios realizadas por ese país, desde entonces es conocido por Sir Isaac Newton.

Gran parte del tiempo, cuando fue presidente de TheRoyal Society, basado sus estudios, en la piedra filosofal y en el elixir de la vida, ya que estos permitían sobrevivir por la eternidad.

Murió en 1727, en Londrés, Inglaterra.