Física: Ondas y Energía

Transformación y conservación de la energía

• La energía no puede ser creada ni destruida, solo transformada de una forma a otra.
• La ley de conservación de la energía establece que la energía total en un sistema cerrado permanece constante.

Sistema masa-resorte

• Compuesto por un resorte y una masa que oscila cuando se le aplica una fuerza.
• La energía potencial se convierte en energía cinética y viceversa durante el movimiento.

Ecuación del MAS

• El Movimiento Armónico Simple (MAS) se describe con la ecuación ( x(t) = A \cos(\omega t + \phi) ) donde:
  • ( x(t) ) es el desplazamiento en función del tiempo.
  • ( A ) es la amplitud del movimiento.
  • ( \omega ) es la frecuencia angular.
  • ( \phi ) es la fase inicial.

Péndulo simple

• Compuesto por una masa suspendida de un punto fijo que oscila bajo la influencia de la gravedad.
• El período de oscilación está dado por ( T = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}} ), donde ( L ) es la longitud del péndulo y ( g ) es la aceleración debida a la gravedad.

Concepto onda

• Es una perturbación que se propaga a través de un medio o el vacío, transportando energía sin trasladar materia.

Ondas mecánicas y electromagnéticas

• Ondas mecánicas: requieren un medio material para propagarse (ej. sonido).
• Ondas electromagnéticas: no necesitan medio y pueden viajar en el vacío (ej. luz).

Ondas longitudinales y transversales

• Ondas longitudinales: las partículas del medio vibran en la misma dirección que la propagación de la onda (ej. ondas sonoras).
• Ondas transversales: las partículas vibran perpendiculares a la dirección de propagación (ej. ondas en una cuerda).

Características de las ondas

• Frecuencia: número de ciclos por segundo, medida en hertzios (Hz).
• Amplitud: máxima distancia que una onda se desplaza desde su posición de equilibrio.
• Velocidad de propagación: rapidez con que la onda viaja a través del medio.
• Longitud de onda: distancia entre dos puntos equivalentes en ondas sucesivas.

Fenómenos ondulatorios

• Interferencia: superposición de ondas que puede aumentar o disminuir la amplitud.
• Difracción: capacidad de una onda para rodear obstáculos o abrirse al pasar por una rendija.
• Reflexión: cambio de dirección de una onda al chocar contra una superficie.

Ondas sonoras

• Consisten en compresiones y rarefacciones en el aire u otro medio.
• Las características de las ondas sonoras incluyen frecuencia (altura del sonido) y amplitud (volumen).

Cuerdas y tubos sonoros

• Cuerdas: producen sonido a través de vibraciones en la superficie.
• Tubos: el sonido se genera por la vibración de las columnas de aire dentro de ellos.

Efecto Doppler

• Cambio en la frecuencia y longitud de onda de una onda en relación con un observador en movimiento.
• Ejemplo: el sonido de una sirena deambulante parece ser más agudo al acercarse y más grave al alejarse.

Teorías de la naturaleza de la luz

• Teoría ondulatoria: la luz se comporta como una onda.
• Teoría corpuscular: la luz está compuesta de partículas (fotones).

Espejos planos

• Reflejan la luz de manera que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
• Generan imágenes que son virtuales y del mismo tamaño que el objeto.

Reflexión

• Cambio en la dirección de una onda al impactar una superficie.
• Diversos tipos: reflexión total (ej. en prismas) y parcial.

Refracción

• Cambio de dirección de una onda al entrar en un medio diferente con una velocidad distinta.
• La ley de Snell describe la relación entre los ángulos de incidencia y refracción.

Sistema Masa-Resorte

• Compuesto por un cuerpo elástico que se acopla a una masa.
• Se pueden aplicar fuerzas que deforman el cuerpo elástico.
• Actúa una constante de proporcionalidad en el resorte.

Ley de Hooke

• Establece que la tensión elástica de un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada.
• Relación fundamental para calcular magnitudes en sistemas masa-resorte.

Características de un Cuerpo Elástico

• Regresa a su forma original cuando cesa la fuerza deformadora.
• Capacidad de reacción por parte de fuerzas elásticas contra la fuerza deformadora.

Magnitudes Interactuantes

• Implicaciones en la ley de fuerzas, trabajo y energía en resortes.
• Análisis de fuerzas conservativas en el contexto de sistemas elásticos.

Este cuestionario cubre conceptos clave en física relacionados con la transformación y conservación de la energía, así como las propiedades y tipos de ondas. También examina fenómenos ondulatorios y teorías sobre la naturaleza de la luz, incluyendo la reflexión y refracción. ¡Pon a prueba tus conocimientos en estos temas fundamentales!