guía unam 9 - fisica

8/10/2019 Gua UNAM 9 - Fisica

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Gua para ExamenCurso UNAM

Lic. Jorge Galeazzi A.

FSICACONTENIDO

1.0 Medicin

1.1 Unidades y conversiones2.0 Cinemtica

2.1 Movimiento rectilneo2.2 Cada libre2.3 Tiro vertical2.4 Tiro parablico

3.0 Vectore3.1 Magnitud escalar y vectorial

!.0 Dinmica4.1 Fuer a4.2 !eyes de "e#ton4.3 $%uilibrio rotacional

".0 Tra#a$o% ener&'a ( )otencia&.1 Traba'o mec(nico&.2 )otencia&.3 $nerga Cin*tica y )otencial&.4 Colisiones

*.0 Termodinmica+.1 Calor y temperatura+.2 $scalas termom*tricas+.3 Trans,erencia de calor +.4 !eyes de la termodin(mica+.& )ropiedades generales de la materia

+.+ !eyes de los gases

+.0 Onda-.1 Caractersticas de las ondas

,.0 E-ectroma&neti mo.1 !ey de Coulomb.2 Campo el*ctrico.3 !ey de /0m.4 )otencia $l*ctrica.& Circuitos el*ctricos.+ Campo magn*tico

.0 /idr -ica.1 )resin.2 )rincipio de )ascal

.3 )rensa idr(ulica.4 )rincipio de r%umedes

.& )resin idrost(tica

.+ asto .- Teorema de Torricel

10.0 )tica15.1 6e,raccin y re,le7in de la lu15.2 $spe'os y lentes

11.0 F' ica contem)ornea.11.1 $structura atmica de la materia11.2 Fsica nuclear

)ag. 24-


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NIDAD 1. MEDICI N

La Fsica es una ciencia basada en las observaciones y medidas de los ,enmenos ,sicos.Medir. $s comparar una magnitud con otra de la misma especie llamada patrn.Magnitud. $s todo a%uello %ue puede ser medido.

1.1 nidade ( con er ione 4

Unidades ,undamentales del 8istema 9nternacional de UnidadesMa&nit d !ongitud Masa Tiempo 9ntensidad

el*ctricaTemperatura 9ntensidad

luminosaCantidadsustancia

nidade metro :ilogramo segundo ampere :elvin candela molS'm#o-o m :g s ; cd mol

Unidades derivadasMa&nit d Traba'o Fuer a )resin )otencia Frecuencia


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NIDAD 2. CINEMATICA

La mecnica es la rama de la ,sica %ue trata del movimiento de los cuerpos incluyendo el reposo como un caso particular demovimiento.

Cinemtica . nali a el movimiento de los cuerpos atendiendo solo a sus caractersticasI sin considera las causas %ue coproducen. l estudiar cinem(tica se consideran las siguientes magnitudes con sus unidades respectivasH

=istancia Tiempo s m>s2:m 0 ;m>0 ;m>0 2,t s ,t>s ,t>s2mi 0 mi>0 mi>02

2.1 Mo imiento 8ecti-'neo

- Movimiento. $s el cambio de posicin de un cuerpo con respecto a un punto de re,erencia en el espacio y en tiempo.- Trayectoria. $s la ruta o camino a seguir por un determinado cuerpo en movimiento.- Distancia. $s la separacin lineal %ue e7iste entre dos lugares en cuestinI por lo %ue se considera una cantidad escalar.- Desplazamiento. $s el cambio de posicin de una partcula en determinada direccinI por lo tanto es una cantidad

vectorial.- Velocidad media . 6epresenta el cociente entre el despla amiento total 0ec0o por un ob'eto AmvilB y el tiempo en

e,ectuarlo.

Mo imiento 8ecti-'neo ni7orme 9M.8. .:

Un ob'eto se mueve con movimiento rectilneo uni,orme cuando recorre distancias iguales en tiempos iguales es decir su velocidades constante. lo 0ace a largo de un recta.

dondeH d distancia total A mI :mI ,t B t tiempo total A sI minI 0r Bv velocidad media A m>s I :m>0r I ,t>s B

$'emplosH

aB Un automvil recorri 4&5 ;m en & 0oras para ir de la Ciudad de M*7ico a la )laya de capulco. JCu(l ,ue la velocidad mediadel recorridoK

Dato Frm -a S tit cin 8e -tado

d 4&5 :mt & 0

td

v =0&:m4&5

v =v 5 :m>0

bB Un venado se mueve sobre una carretera recta con una velocidad de -2 ;m > 0rI durante & minutos JLu* distancia recorre eneste tiempoK

ay %ue 0acer conversiones para %ue las unidades sean 0omog*neas

TiempoH s355s+5M&min1

s+5min& ==

s )ag. 24

td

v =


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Lic. Jorge Galeazzi A.t 355 s d vt d 25 355 d +555 m

cB 6eali ar una gr(,ica dGt del comportamiento de un automvil %ue partiendo del reposoI se mueve con una velocidad constante de

3 m>s.

Mo imiento ni7ormemente Ace-erado 9M. .A:

$l movimiento acelerado incluye a la cada libre y al tiro vertical cambiando ciertas variables.

M.U. . Cada libre y Tiro vertical

=istancia AdB ltura A0B

celeracin AaB celeracin de la gravedad AgBg . 1m> s2 N A15 m> s2B

!a aceleracin es la relacin de cambio de la velocidad en el tiempo transcurrido y se representar con la siguiente ecuacinH

a aceleracin Am> s2BsBsB

t tiempo AsB

l anali ar la ecuacin anterior se obtienen las siguientes conclusionesH 8i la velocidad ,inal es mayor %ue la velocidad inicial entonces la aceleracin es positiva y por lo tanto el mvil acelera. 8i la velocidad ,inal es menor %ue la velocidad inicial entonces la aceleracin es negativa y por lo tanto el mvil desacelera

A,renaB.

9.t

vva i,

= 99.2

attvd

2

i += 999. ad2sB a aceleracin Am>s2B t tiempo AsB

)ag. 2&5

t


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Lic. Jorge Galeazzi A.$7isten otras ,rmulas aplicadas al M.U. . =e estas relaciones surgen m(sI pero solamente si son despe'adas.

Anlisis del M.U.A.

8i el mvil parte del reposoI entonces su velocidad inicial AviB es igual a cero. 8i el mvil se detiene A,renaBI entonces su velocidad ,inal Av,B es igual a cero.

;r7ica de Mo imieto

$'emplosH

aB Un ve0culo se mueve a ra n de 15 m>sI al transcurrir 25 sI su velocidad es de 45 m>s. JCu(l es su aceleracinK


vi 15 m>sv, 45 m>s t 25 s t

vva i,

= 251545

a = a 1.& m>s2

b) Un motociclista parte del reposo y e7perimenta una aceleracin de 2 m> s2 JLu* distancia 0abr( recorrido despu*s de 4 sK


vi 5a 2 m>s2t 4 s 2

attvd

2

i +=2

B4A2B4A5d

2+= d 1+ m

cB =el gr(,ico siguiente reali a una descripcin del movimiento y 0allar la aceleracin del mvil.

$l mvil parte del reposo y acelera 0asta alcan ar una velocidadde 1& m>s. =e los 15 s a los 2& sI se despla a a velocidad constante de 1& m>s. partir del segundo 2& empie a a desacelerar y se detiene a los 45 s.

La aceleracin

de 5s a 15sH &.115

51&a == m>s2

de 15s a 2&sH 51&

1&1&a == m>s2

)ag. 2&1


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de 2&s a 45sH 11&

1&5a == m>s2I

el signo es negativo por%ue la gr(,ica no sube ba'a ypor lo tanto es una desaceleracin.

2.2 Ca'da -i#re

Todo cuerpo %ue cae desde el reposo o libremente al vacoI su velocidad inicial valdr( cero y su aceleracin ser( de g . 1 m>s2.

9. gtv = 99. g02v = 999.2

gt0

2

= 9sB 0 altura AmB t tiempo AsB$'emplosH

aB Un niOo de'a caer una pelota desde una ventana de un edi,ico y tarda 3s en llegar al sueloI JCu(l es la altura del edi,icioK.Considerar g 15 m>s2


t 3 sg 15 m>s22

gt02=

2B3A150 2= 0 4& m

bB 8e de'a caer un ob'eto desde un puente %ue esta a 5 m del suelo JCon %u* velocidad el ob'eto se estrella contra el sueloK.Considerar g 15 m>s2


0 5 mg 15 m>s2

g02v = B5BA15A2v = d 45 m>s

2.3 Tiro ertica-

8i un cuerpo se lan a verticalmente 0acia arribaI su velocidad disminuir( uni,ormemente 0asta llegar a un punto en le cual %uedamoment(neamente en reposo y luego regresa nuevamente al punto de partida. 8e 0a demostradoI %ue el tiempo %ue tarda uncuerpo en llegar al punto mas alto de su trayectoriaI es igual %ue tarda en regresar al punto de partidaI esto indica %ue ambosmovimientos son iguales y para su estudio se usan las mismas ecuaciones %ue en la cada libreI solo 0ay %ue de,inir el signo %uetendr( PgQ.

9. gtvv i, = 99.2

gttv0

2

i = 999. g02


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Lic. Jorge Galeazzi A.Dato Frm -a S tit cin 8e -tado

vi 35 m>sg 15 m>s2

gv

t is = 1535

t s = d 3s

2.! Tiro )ara#-ico

$s un movimiento %ue est( compuesto por los movimientosH M.6.U. y M.U. . y adem(s ,orma un (ngulo de elevacin con el e'e0ori ontal A7B. $l procedimiento para resolver problemas y sus ,rmulas principales sonH

=escompnganse la velocidad inicial


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vi 45 m>sR 35Vg 15 m>s2

( )g2

sens2

amF = B3A35F = "5F =

bB JCu(l es el peso de un cuerpo cuya masa es de +5 ;gK


m +5 ;g

g . m>s2

gm@ = B.A+5@ = "&@ =


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Lic. Jorge Galeazzi A.e7presa en ne#tons por metroI en dinas por centmetro. 8u valor es num*ricamente igual al de la ,uer a %ue se re%uiere paraproducir una de,ormacin unidad.

F : s

!.3 E5 i-i#rio rotaciona-Momento de torsi*n se puede de,inir como la tendencia a producir un cambio en el movimiento de rotacin y %ueda de,inida por lasiguiente ecuacinH

M momento de torsin. A"mB dFM = F ,uer a. A"B

d bra o de palanca. AmB

$l +razo de la palanca %d& se de,ine como la distanciaI medida perpendicularmente a la lnea de accin de la ,uer a dada paracausar un movimiento de rotacin.

8i la ,uer a F tiende a producir una rotacin contara al movimiento de las manecillas del relo'I el momento de rotacin resultanteser( considerado positivo. !os momentos de torsin en el sentido de las manecillas del relo' ser(n negativas continuacin semuestran algunos e'emplos de bra os de palancas.

$'emploH

aB Comprobar %ue la siguiente balan a se encuentra en e%uilibrioH

m"455B255A2M 2 == m"455B155A4M1 == Como los dos momentos torsionales son igualesI por lo tanto el sistema se encuentra en e%uilibrio.

C e tionario II

1. Una cantidad escalar %ueda de,inida porHaB 8u unidad bB 8u direccin y magnitud cB Un nDmero y una unidad dB 8u direccin y sentido

2. =ados dos ,uer as F1 y F2I especi,icar el (ngulo %ue deber(n ,ormar los vectores para %ue la magnitud de su suma sea mayor.aB 1 5X bB 4&X cB 5X dB 5X

3. JCu(l de las siguientes a,irmaciones sobre la masa es correctaKaB !a masa es una cantidad

vectorialbB !a masa es una ,uer a cB $s la medida cuantitativa

de la inercia de un ob'etodB "inguna es correcta

4. Un cuerpo de masa m recibe una ,uer a F y ad%uiere una aceleracin a. 8i la masa del cuerpo se reduce a la mitad y recibe lamisma ,uer aI entonces la aceleracinH

aB 8e reduce a la mitad bB )ermanece constante cB umenta cuatro veces dB 8e duplica )ag. 2&

F3

m m

F1 F2 F4


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&. 8i dos cuerpos de igual masa reciben ,uer as resultantes di,erentesI de ,orma tal %ue la aceleracin del primero es 3m>s2 y la delsegundo es 1.& m>s2I entonces podemos concluir %ue la ,uer a resultante sobre el primero es\aB $l doble de la del

segundobB !a mitad %ue la del

segundocB 9gual en ambos

casodB "o se puede saberI pues no se conoce el valor

de la masa

+. !a ,uer a\.aB $s la capacidad de reali ar

traba'obB $s el resultado de la

aplicacin de energacB $s una magnitud escalar dB $s una magnitud vectorial

-. JCu(l de los siguientes enunciados es correctoKaB !a ,uer a de accin aparece

primero y despu*s lareaccin

bB !a ,uer a de accin y reaccinaparecen en el mismocuerpo

cB !a ,uer a de accin y reaccin son deigual magnitudI igual direccin ysentido

dB "inguna escorrecta

. 8e tienen dos masa m1 y m2 separadas una distancia d. 8i esta distancia de separacin se reduce a la mitadI la ,uer a degravitacin se\

aB Cuadriplica bB =uplica cB 6educe a la mitad dB 8e mantiene constante

. $l peso de un cuerpo en la Tierra es de +5 " y su peso en una estrella de radio igual al de la Tierra es de 1 5 "I por lo %uepodemos concluir %ue la masa de la estrella es ]]]]]]]]]]] la masa de la tierra

aB 9gual a bB $l doble de cB $l triple de dB $l cu(druplo de

NIDAD ". T8A@A O% ENE8;IA B 6OTENCIA

".1 Tra#a$o mecnico

$s el producto de la componente de la ,uer a en la direccin del movimiento por la distancia %ue recorre el cuerpo. $s unamagnitud escalarZ y se representa con la letra T.

dFT = = cosdFT

T Traba'o A ? BF Fuer a A " Bd =espla amiento A m B

!a unidad b(sica de traba'o en el 8istema 9nternacional es ne#ton ^ metro y se denomina 'ouleI y es la misma unidad %ue mide laenerga.

$'emplosH

aB JCual es el traba'o e,ectuado sobre un cuerpoI si al aplicarle una ,uer a 0ori ontal de 155 " se despla a & mK

)ag. 2+5

Fx

d


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Lic. Jorge Galeazzi A.Dato Frm -a S tit cin 8e -tado

F 155 "d & m

dFT = B&A155T = ?&55T =

bB JLu* traba'o se reali a al levantar un cuerpo de 55 " desde el suelo 0asta 3 m de alturaK


F @ 55 " d 3 m

dFT = B3A55T = ?2-55T =

".2 6otencia

$s la rapide con la %ue reali a un traba'o.

@atts?

)ItiempoTraba'o

) === 1 :# 1555 #atts y 1 ) -4+ #att8

$'emplosH

aB l reali ar un traba'o de 1&55 ? en un tiempo de 5.& sI JCu(l es la potencia desarrolladaK


T 1&55 ?t 5.& s

tT

) =&.5

1&55) =

#atts3555) =

bB J$n cuanto tiempo se desarrolla un traba'o de 2455 ?I con un motor de 55 #atts de potenciaK


T 2455 ?) 55 #atts

)T

t =55

2455t = s3t =

".3 Ener&'a Cin tica ( 6otencia-.

La energa es la capacidad de e,ectuar un traba'o. 8us unidades son los 'oules A?B y las caloras AcalB.nerga cin!tica . $s la energa %ue posee un cuerpo en movimiento A ?oules B

2mv21

$c = m masa del cuerpo A;gBv velocidad A m > s B

nerga potencial . $s la energa %ue tiene un cuerpo de acuerdo a su posicin. A ?oules B

mg0$p = m masa del cuerpo A;gBg gravedad A . m>s2 B0 altura AmB

nerga mecnica . la suma de las energas cin*tica y potencialH$m $c S $p 2mv

2

1 S mg0 constanteLey de la Conservaci*n de la nerga . !a energa %ue e7iste en el Universo es una cantidad constante %ue no se crea ni sedestruyeI unicamente se trans,orma.

$'emplosHaB $l pro,esor de ,sica puede alcan ar una velocidad de 15m>s. 8i su masa es de +5 :g. JCu(l es su energa cin*ticaK

)ag. 2+1

Dato Frm -a S tit cin C-c -o 8e -tado

m +5:g

v 15m>s2mv21$c = 215M+5M21$c = +555M21$c = $c 3555 ?


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bB J %u* altura se encuentra una paloma en reposo %ue tiene una masa 5.& :g y cuya energa potencial es de &55 ?K

".! Co-i ione

La cantidad de movimiento, momento lineal o mpetu %momentum&, es una magnitud vectorial igual al producto de la masa delcuerpo multiplicada por su velocidad en un instante determinado.

) mv

Conservaci*n del mpetu. $l mpetu total antes del impacto es igual al mpetu total despu*s del impactoHm1u1Sm2u2 m1v1 S m2v2.

NIDAD ". TE8MODINAMICA

*.1 Ca-or ( tem)erat ra

$l calor es la una ,orma de energa %ue pasa de un cuerpo a otro y sus unidades son las caloras y los 'oules. !a temperatura es lamedida del promedio de la energa cin*tica de cada mol*culaZ sus unidades son grados CelsiusI Fa0ren0eit y ;elvin.

*.2 E ca-a termom trica

Celsius# $s la medida de grados de temperatura %ue toma como base el punto de ,usin A5VCB y el punto de ebullicin A155VCBagua a 1 atms,era.Fa-ren-eit# $s la medida en grados Fa0ren0eit %ue propone A32VFB para el punto de ,usin y A212VFB al punto de ebullicinagua a 1 atms,era.

elvin# Toma como base la temperatura m(s ba'a %ue puede obtenerse Acero absolutoB y corresponde a G2-3VC 5V;.

)ag. 2+2

Dato 7rm -a S tit cin C-c -o 8e -tado

m 5.& :g$p &55 ?g 15 m>s

mg0$p = gm$p

0 =15M&.5

&550 = 0 155m

1m1u 2u

2m

colisinlade Antes

1v1m 2m

2v

colisinlade Despus


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$'emplosH

aB JCu(l es la e%uivalencia al convertir 2&5 VC a V;K


T 2&5VC 2-3C; += 2-32&5; += &23; =

bB JCu(l es la e%uivalencia al convertir 2&5 VC a VFK


T 2&5 VC 32C&

F += 32B2&5A&

F += 4 2F =

*.3 Tran 7erencia de ca-or

$l calor puede trans,erirse de tres ,ormasH por conduccinI por conveccin y por radiacin. !a conducci*n es la trans,erencia decalor a trav*s de un ob'eto slidoH es lo %ue 0ace %ue el asa de un ati ador se caliente aun%ue slo la punta est* en el ,uego. !aconvecci*n trans,iere calor por el intercambio de mol*culas ,ras y calientesH es la causa de %ue el agua de una tetera se calienteuni,ormemente aun%ue slo su parte in,erior est* en contacto con la llama. !a radiaci*n es la trans,erencia de calor por radiacin

electromagn*tica Ageneralmente in,rarro'aBH es el principal mecanismo por el %ue un ,uego calienta la 0abitacin.Calora. Cantidad de calor necesario para elevar la temperatura 1X C de un gramo de agua.Calor espec"ico .$s el calor necesario %ue se aplica por unidad de masa para %ue aumente su temperatura 1X C.Lue es el calor ganado o perdido por un cuerpo al variar su temperatura. aplicando la 1a ley de la termodin(micaH calor perdido por un cuerpo calor ganado por otro cuerpo.

BiTTAmL

eC,

= dondeH

Ce Calor espec,ico Acal>gVCB L cantidad de calor AcalBT, Temperatura ,inal AVCB Ti Temperatura inicial AVCBm masa AgB

Calores espec,icos A a presin constanteB )ag. 2+3

Con er in de nidade

2-3C; +=

2-3;C =

C.1F32C&

F +=+=

.13F

CB32FA&

C ==


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8ustancia gua ielo


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Lic. Jorge Galeazzi A.Ley de C-arles H presin constanteI el volumen de una masa dada de un gas ideal aumenta en 1>2-3 respecto a su volumen a5VC por cada VC %ue eleve su temperatura. n(logamenteI se contrae en 1> 2-3 respecto a su volumen a 5VC por cada grado VC%ue descienda su temperaturaI siempre %ue la presin permane ca constanteI o sea %ueH

2Tcm2 B

< constante T Temperatura A V; B

s2

1. )ara mover un ropero una distancia de 12mI se necesita empu'ar con una ,uer a de 255"I JCu(l ser( la potencia de esta,uer a si la aplica durante 35sKaB 5 ? bB 55 ? cB &55 ? dB &5 ?

&. 8i la potencia de una ,uer a es 1+ #attsI y actDa s sobre un autoI JCu(nto traba'o reali aKaB 4 ? bB 12. ? cB 12 ? dB +4 ?

)ag. 2+&

Dato Frm -a S tit cin C-c -o 8e -tado

) 1 4+5 mm gT1 4&XC 31 V;T2 12&XC 3 V; 2

2

1

1

T)

T) =

3

)

314+5 2=

313M4+5

) 2 = ) 2 &-&.-2 mm g


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+. Un 'oule e%uivale a\aB :g>m>s2 bB :g m>s2 cB :g m2>s2 dB ">s

-. 8i la velocidad de un tigre se reduce a un tercio de su valor. J$n cu(nto cambiar( su energa cin*ticaK

aB =isminuye a un terciode su valor inicial bB =isminuye a unnoveno de su valorinicial

cB umenta 3 veces dB "o cambia

. Un proyectil de 4:g es disparado por un caOn cuya masa es de 5 :g. 8i el proyectil sale con una velocidad de 55 m>sI JCu(les la velocidad de retroceso del caOnK

aB W 35 m>s bB 5 cB W 45 m>s dB +5 m>s

. 8i se convierten +5X C a grados Fa0ren0eitI se obtieneHaB 1+&VF bB G2-3 VF cB 333VF dB 145 VF

15. 8i se convierten 245XF a grados Centgrados ACelsiusBI se obtieneHaB &13VC bB G11& VC cB G 33VC dB 11& VC

11. JCu(l es el modelo matem(tico %ue representa la ley del gas idealK

aB ) < n 6 T bB )1


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Lic. Jorge Galeazzi A.!a "recuencia es el nDmero de ondas emitidas por el centro emisor en un segundo. 8e mide en ciclos >s Aunidades de ciclos oveces por segundoI es decir unidades de la inversa del tiempoBI en otras palabras la ,recuencia es la rapide con la cual laperturbacin se repite por s misma. !a ,recuencia es la inversa del perodo T.

T

1, =

dondeH , Frecuencia A ciclos>s B

T )eriodo AsB

!a velocidad de propagaci*n de la onda. =ado %ue velocidad es distancia dividida por el tiempo en %ue se recorri dic0adisntanciaI en nuestro caso podemos e7presarlo como !ongitud de onda > )erodoI y como la inversa del perodo A1>TB es la,recuenciaI entonces tenemos %ueH

dondeH v s Bv ., !ongitud de onda AmB

, Frecuencia A ciclos>s B

$sta depender( de las propiedades del medio %ue e7perimenta la perturbacin. )or e'emplo las ondas sonoras se propagan en elaire a una velocidad menor %ue a trav*s de los slidos. !as ondas electromagn*ticas %ue se propagan en el vacoI es decir %ue no

re%uieren medio %ue se perturbe para propagarseI lo 0acen una velocidad muy alta de 355.555 ;m. > seg Ala velocidad de la lu%ue se la denomina cB.

Fen*menos ondulatorios . 8on los e,ectos y propiedades e70ibidas por las entidades ,sicas %ue se propagan en ,orma de ondaH- Di"racci*n. /curre cuando una onda al topar con el borde de un obst(culo de'a de ir en lnea recta para rodearlo.- "ecto Doppler . $,ecto debido al movimiento relativo entre la ,uente emisora de las ondas y el receptor de las mismas.- 0nter"erencia. /curre cuando dos ondas se combinan al encontrase en el mismo punto del espacio.- 5e"le/i*n. /curre cuando una ondaI al encontrarse con un nuevo medio %ue no puede atravesarI cambia de direccin.- 5e"racci*n. /curre cuando una onda cambia de direccin al entrar en un nuevo medio en el %ue via'a a distinta velocidad.- 4nda de c-o6ue. /curre cuando varias ondas %ue via'an en un medio se superponen ,ormando un cono.

$'emplosaB Una onda longitudinal de 155 de ,recuencia tiene una longitud de onda de 11m. Calcular la velocidad con %ue se propaga.

Dato Frm -a S tit cin 8e -tado< K, 155

11 m

< , < 155 11 1155 < 1155 m>s

bB !a cresta de una onda producida en la super,icie libre de un l%uido avan a 5.4 m>s. Tiene una longitud de onda de +715G3 mIcalcular su ,recuencia.


, K

)ag. 2+-


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Lic. Jorge Galeazzi A. +715G3 m

< 5.4 m>s , < > , 5.4 > +715G3 , 5.5++7153

NIDAD ,. E


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%1 2715G3 C%2 4 715G3 C r 5.3 m

2C

2m"15; =

2r 2%M1%;F =

( )23.5

3157431572B157AF

= F 715& "

bB =eterminar la distancia a la %ue se encuentran dos cargas el*ctricas de -715GCI al rec0a arse con una ,uer a de 4.41715G3 ".

Dato 7rm -a S tit cin 8e -tado

%1 -715G C%2 - 715G C F 4.417 715G3 "

2C

2m"15; =

2r 2%M1%;F =

315741.4

157-157-157r

= r 5.1m 15 cm

,.2 Cam)o e- ctrico

Campo el*ctricoI regin del espacio donde se ponen de mani,iesto los ,enmenos el*ctricos. 8e representa por $ y es denaturale a vectorial. $n el 8istema 9nternacional de unidades el campo el*ctrico se mide en ne#ton>culombio A">CB.

%F

$ =,.3


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Lic. Jorge Galeazzi A.$l potencial el*ctrico < en cual%uier punto de un campo el*ctrico es igual al traba'o T %ue se necesita reali ar para transportar a launidad de carga L desde el potencial cero 0asta el punto considerado.

LT

< =$'emplo1. JCu(nta potencia consume una calculadora %ue ,unciona con < y 5.1 K


) K< s. JLu* volumen de agua pasa por laseccin transversal en un segundoKaB 5.& m3 bB 5.5& m3 cB 1 m3 dB 5.52& m3

15. JCu(l es el radio de una tubera cilndrica en la %ue ,luye agua a una velocidad de & m>s y cuya tasa de ,lu'o es de 4715G3 m3>sKaB 5.51+ m bB 2 m cB 25 m dB 1.+ m

NIDAD 10. O6TICA

7ptica , es la rama de la ,sica %ue se ocupa de la propagacin y el comportamiento de la lu . $n un sentido amplioI la lu es laona del espectro de radiacin electromagn*tica %ue se e7tiende desde los rayos 0asta las microondasI e incluye la energa

radiante %ue produce la sensacin de visin. $l estudio de la ptica se divide en dos ramasI la ptica geom*trica y la ptica ,sica.

10.1 8e7raccin ( re7-eKin de -a - =

5e"le/i*n. Cuando los rayos de lu llegan a un cuerpo en el cual no pueden continuar propag(ndoseI salen desviados en otradireccinI es decirI se re,le'an. !a ,orma en %ue esto ocurre depende del tipo de super,icie sobre la %ue inciden y del (ngulo %ue,orman sobre la misma.

$7isten dos leyes de la re,le7in propuestas por =escartes y sonH9. $l rayo incidenteI la normal y el rayo re,le'ado se encuentran en un mismo plano.99. $l (ngulo de re,le7in es igual al (ngulo de incidencia.

)ag. 2-4

)a )b )c )d


29/33



La re"racci*n de la luz consiste en la desviacin %ue su,ren los rayos luminosos cuando llegan a la super,icie de separacin entredos sustancias o medios de di,erente densidad. 8us leyes sonH

9. $l rayo incidenteI la normal y el rayo re,ractado se encuentran siempre en el mismo plano.99. )ara cada par de sustancias transparentesI la relacin entre el seno del (ngulo de incidencia y el seno del (ngulo de

re,raccinI tiene un valor constante %ue recibe el nombre de ndice de re,raccin AnB. tambi*n puede ser calculado con lcociente de las velocidades del primer medio y segundo medioH

vc

n = dondeH n ndice de re,raccinc velocidad de la lu en el vacio A :m>s Bv velocidad de la lu en el medio A :m>s B

!a ley de 8nell nos permite calcular la velocidad de la lu Ac 355555 :m>sBI en di,erentes medios de propagacin$'emplo1. !a velocidad de la lu en el agua es el -& de la correspondiente en el aire. =etermine el ndice de re,raccin del agua.


n K< en el aire c 355555 :m>s< en el agua 22&555 :m>s

vc

n =

22&555355555

n =

n 1.33

10.2 E )e$o ( -ente

!os espe'os y los lentesI son dispositivos %ue traba'an sobre las bases de la ,ormacin de im(genes por re,le7in y re,raccin. estos son comDnmente usados en instrumentos y sistemas pticos tales como microscopiosI telescopios y lupas.Cuando se unen dos espe'os por uno de sus lados ,ormando un cierto (ngulo y al colocar un ob'eto entre se observar( un nDmeron de im(genes.

)ag. 2-&


30/33



13+5

n5

= I donde R es el (ngulo entre los espe'os y n es el nDmero de im(genes.

$l modelo matem(tico AecuacinB %ue se aplica tanto a los espe'os y a las lentes esH

%1

p1

, 1 += I dondeH p distancia al ob'eto

I% distancia de la imagen y , longitud ,ocal de la lente.

$'emploaB JCu(ntas im(genes se observaran de un ob'eto al ser colocado en medio de dos espe'os planos %ue ,orman un (ngulo de +5XK

Dato 7rm -a S tit cin 8e -tado

" K

R +5X1

3+5n

5

= &1+5

3+5n

5== " & im(genes

bB =eterminar la situacin de un ob'eto con respecto a un espe'o es,*rico cncavo de 1 5 cm de radioI sabiendo %ue se obtiene

una imagen real cuyo tamaOo es igual a la mitad del tamaOo del ob'eto.Dato Frm -a S tit cin 8e -tado

p K% p>2, 1 5

%1

p1

, 1 +=

p2

p1

1 52 += p 2-5 cm delante del espe'o

NIDAD 11. FISICA CONTEM6O8ANEA

)ara su estudio la ,sica se puede dividir en dos grandes etapasH la Fsica cl(sicaI la Fsica moderna. !a primera se encarga delestudio de a%uellos ,enmenos %ue ocurren a una velocidad relativamente pe%ueOa comparada con la velocidad de la lu en evaco y cuyas escalas espaciales son muy superiores al tamaOo de (tomos y mol*culas. !a segunda se encarga de los ,enmenos

%ue se producen a la velocidad de la lu o valores cercanos a ella o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaOo del (tomoo in,erioresZ ,ue desarrollada en los inicios del siglo .

11.1 E tr ct ra atmica de -a materia

$l (tomo se compone de un nDcleo de carga positiva ,ormado por protones y neutronesI alrededor del cual se encuentra una nubede electrones de carga negativa.

- 'rotones H )artcula de carga el*ctrica positiva y 1.+- ^ 15 W24 :g. y una masa 1 3- veces mayor %ue la del electrn- 8eutrones# )artculas carentes de carga el*ctrica y una masa un poco mayor %ue la del protn 1.+ ^ 15 G24 :g.

)ara poder comprender de una manera mas clara los modelos cient,icos debemos saber %ue los constituyentes del (tomoAprotonesI neutronesI electronesBI al relacionarlos nos entregan conceptos %ue es de necesario inter*s conocer. $stos sonH

- 8umero at*mico %9 es el nDmero de protones %ue posee un (tomoI y es lo %ue identi,ica a un elemento. $n un (tomoneutro. !a cantidad de protones es igual a la cantidad de electrones.

- 8umero msico %A el nDmero m(sico es la suma de protones y neutronesI en *l se e7presa la composicin nuclear %uedetermina la masa atmica

- Dem*crito. Filoso,o griegoI ,ueron probablemente los primeros en creer %ue la materia estaba constituida por partculas%ue denominaron (tomosI palabra %ue signi,ica Ysin divisinYI ya %ue consideraban el (tomo como Dnico e indivisible.

- :o-n Dalton. [as(ndose en m*todos e7perimentales. Mediante el estudio de las leyes ponderalesI concluye %ueH lamateria est( constituida por partculas indivisibles A(tomosBI todos los (tomos de un mismo elemento %umico son igualeslos (tomos de elementos di,erentes son tambi*n di,erentes.

- T-omson . 8ugiere un modelo atmico %ue tomaba en cuenta la e7istencia del electrnI descubierto por *l en 1 -. 8umodelo era est(ticoI pues supona %ue los electrones estaban en reposo dentro del (tomo y %ue el con'unto erael*ctricamente neutro. Con este modelo se podan e7plicar una gran cantidad de ,enmenos atmicos conocidos 0asta la,ec0a.

)ag. 2-+


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Lic. Jorge Galeazzi A.- 5ut-er"ord. =emostr la e7istencia del nDcleo atmico y sostiene %ue casi la totalidad de la masa del (tomo se concentra

en un nDcleo central muy diminuto de carga el*ctrica positiva. !os electrones giran alrededor del nDcleo describiendorbitas circulares. $stos poseen una masa muy n,ima y tienen carga el*ctrica negativa. !a carga el*ctrica del nDcleo y delos electrones se neutrali a entre sI provocando %ue el (tomo sea el*ctricamente neutro. =etermino %ue los rayos[ec%uerel eran de tres tipos al,aI beta y gamma.

- 8iels 1o-r. )ostula %ue los electrones giran a grandes velocidades alrededor del nDcleo atmico. !os electrones sedisponen en diversas rbitas circularesI las cuales determinan di,erentes niveles de energa. $l electrn puede acceder aun nivel de energa superiorI para lo cual necesita YabsorberY energa. )ara volver a su nivel de energa original esnecesario %ue el electrn emita la energa absorbida.

- Arnold ;ommer"el. Complet el modelo atmico de [o0r considerando %ue las rbitas descritas eran circulares yelpticas.

11.2 F' ica n c-ear

La radiactividad . $s un ,enmeno ,sico naturalI por el cual algunas sustancias o elementos %umicos llamados radiactivosI emitenradiaciones %ue tienen la propiedad de impresionar placas ,otogr(,icasI ioni ar gasesI producir ,luorescenciaI atravesar cuerposopacos a la lu ordinariaI etc. !as radiaciones emitidas pueden ser electromagn*ticas en ,orma de rayos o rayos gammaI o bienpartculasI como pueden ser nDcleos de elioI electrones o protones.

!a radiactividad puede serH

aB "aturalH mani,estada por los istopos %ue se encuentran en la naturale a.bB rti,icial o inducidaH mani,estada por radioistopos producidos en trans,ormaciones arti,iciales.

8e comprob %ue la radiacin puede ser de tres clases di,erentesH

1. 5adiaci*n al"a# son ,lu'os de partculas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones AnDcleosde elioB. 8on desviadas por campos el*ctricos y magn*ticos. 8on poco penetrantes aun%ue muy ioni antes. son muyenerg*ticos.

2. 5adiaci*n +eta# son ,lu'os de electrones Abeta negativasB o positrones Abeta positivasB resultantes de la desintegracin delos neutrones o protones del nDcleo cuando este se encuentra en un estado e7citado. $s desviada por camposmagn*ticos. $s m(s penetrante aun%ue su poder de ioni acin no es tan elevado como el de las partculas al,a. )or lotanto cuando un (tomo e7pulsa una partcula beta aumenta o disminuye su nDmero atmico una unidad Adebido al protnganado o perdidoB.

3. 5adiaci*n gamma# son ondas electromagn*ticas. $s el tipo m(s penetrante de radiacin. l ser ondas electromagn*ticasde longitud de onda cortaI tienen mayor penetracin y se necesitan capas muy gruesas de plomo u 0ormign paradetenerlos.

!a "isi*n nuclear es una reaccin en la %ue una emisin de neutrones y radiacionesI es acompaOada por la liberacin de una grancantidad de energa se divide el nDcleo atmico..$sta es una reaccin entre nDcleos de (tomos ligeros %ue conduce a la ,ormacin de un nDcleo m(s pesadoI acompaOada deliberacin de partculas elementales y de energa.

C e tionario VI

1. Cient,ico %ue descubri el electrnaB =emcrito bB T0omson cB =alton dB 6ut0er,ord

2. Cient,ico %ue determino la e7istencia de orbitas circulares y elpticas en el (tomo.aB 8ommer,eld bB [o0r cB )lanc: dB $instein

3. $n proceso de ,isin nuclearI el nDcleo pesadoaB bsorbe neutrones y pasa a

ser un nDcleo m(s pesadobB 8e divide en nDcleos m(s

ligeroscB bsorbe electrones dB bsorbe protones

4. =urante una reaccin de ,isin nuclear aB 8e absorbe poca energa bB 8e absorbe gran cantidad cB 8e libera una gran cantidad dB "i se absorbe ni se libera

)ag. 2--


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Lic. Jorge Galeazzi A.de energa de energa energa

&. $n las reacciones en cadenaI el nDmero de neutrones %ue se produce en cada etapaaB "o cambia bB =isminuye cB =isminuye a la mitad dB umenta

+. 8i durante una reaccin nuclear un nDcleo atmico se divide en varios nDcleos m(s ligeros %ue *lI estamos en presencia deaB Una reaccin en cadena bB Una reaccin de ,isin cB Una reaccin de ,usin dB Una reaccin deintercambio inico

-. Un rayo de lu incide con un (ngulo de 35X respecto a la normal de un espe'o. $l (ngulo de re,le7in en este caso esHaB 4&X bB +5X cB 5X dB 35X

. Cuando la lu cambia de direccin al pasar del vidrio al aguaI se produce el ,enmeno llamadoHaB 6e,le7in bB 9nter,erencia cB 6e,raccin dB =i,raccin

. Calcular la velocidad de la lu amarilla en un diamante cuyo ndice de re,raccin AnB es de 2.42aB 1.24715& :m>s bB 1.24715& m>s cB 2.427153 :m>s dB 3715& :m>s

15. Un rayo luminoso llega a la super,icie de separacin entre el aire y el vidrioI con un (ngulo de incidencia de +5X. JCu(l es el(ngulo de re,raccinK `ndice de re,raccin del vidrio AnB es igual a 1.&aB +5X bB 3&X cB 35X dB "o e7iste

11. Una canica de 4 cm de di(metro se coloca a 25cm de una lente convergente %ue tiene una distancia ,ocal de 12 cm. J %u*distancia se ,orma la imagenK

aB 5.533 cm bB 5.5 3 cm cB 35.3 cm dB 5.5& cm

8e ) e ta a C e tionario de F' ica

Seccin I Seccin II Seccin III Seccin IV Seccin V Seccin VI1. b 1. c 1. c 1. b 1. b 1 b2. b 2. c 2. d 2. c 2. d 2 a3. c 3. c 3. a 3. a 3. b 3 b

)ag. 2-


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Lic. Jorge Galeazzi A.4. d 4. d 4. a 4. b 4. d 4 c&. c &. a &. c &. a &. b & d+. c +. d +. c +. a +. b + b-. d -. d -. b -. b -. c - d

. c . a . c . d . a c. c . c . d . c . d a15. b 15. d 15. d 15. a 15 b11. b 11. a 11. d 11 c12. b 12. a 12. d13. c 13. d 13. a14. c 14. c

1&. b

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guía unam 9 - fisica

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