Tercer Periodo

Espejos

Los espejos son superficies reflectantes, pueden ser planos o curvos, los curvos pueden ser casquetes de esfera, paraboloides u otros sólidos de revolución, los mas utilizados son los casquetes de esfera, de acuerdo a su forma pueden ser:

plano	concavo	convexo.

Espejos Planos

En los espejos planos la imagen que se forma esta a la misma distancia del espejo que de este al objeto, en la siguiente gráfica se muestra un objeto representado por una flecha y su imagen, las líneas punteadas representan rayos de luz.

Espejos esféricos

En los espejos esféricos se cumplen también las leyes de la reflexión, para hallar la imagen en un espejo esférico dibujaremos tres rayos notables.

estos se componen de unos elementos claves los cuales son:

CAMPOS DEL ESPEJO

Conjunto de puntos del espacio por los cuales pueden pasar los rayos luminosos que inciden en la superficie reflectora 

CENTRO DE CURVATURA

Punto del espacio equidistante de todos los puntos del espejo 

RADIO DE CURVATURA 

Distancia del centro de al espejo 

VÉRTICE DEL ESPEJO

Punto medio del espejo 

EJE PRINCIPAL 

Recta que pasa por el centro de curvatura y el vértice del espejo

PLANO FOCAL 

Plano perpendicular al eje principal situado a una distancia r/2 del espejo 

FOCO

Punto de intersección del plano focal y eje principal 

DISTANCIA FOCAL 

Distancia que hay desde el foco hasta el vértice del espejo.

Rayos notables

Se definen en la óptica geométrica. 

Considera una lente cóncava o convexa. Tiene como elementos fundamentales al eje de simetría, el vértice, el foco y el centro de curvatura. 

Se llaman rayos notables a los siguientes. 

Rayo paralelo al eje principal. 
Rayo que pasa por el foco. 
Rayo que pasa por el centro de curvatura. 

Se llaman notables porque sus rayos refractados tienen propiedades especiales. 

El rayo paralelo al eje principal se refracta pasando por el foco 
El que pasa por el foco se refracta paralelo al eje principal. 
El que pasa por el centro de curvatura se refracta sobre su prolongación (no se desvía) 

Algo parecido sucede con los espejos cóncavos o convexos. En este caso no hay refracción, hay reflexión. 

Formación de imágenes

La formación de imágenes  en los espejos son una consecuencia de la reflexión de los rayos luminosos en la superficie del espejo. La óptica geométrica explica este familiar fenómeno suponiendo que los rayos luminosos cambian de dirección al llegar al espejo siguiendo las leyes de la reflexión.

Ecuaciones

Lentes

Son objetos transparentes (normalmente de vidrio), limitados por dos superficies, de las que al menos una es curva.

Las lentes más comunes están basadas en el distinto grado de refracción que experimentan los rayos al incidir en puntos diferentes del lente. Entre ellas están las utilizadas para corregir los problemas de visión en gafas, anteojos o lentillas. También se usan lentes, o combinaciones de lentes y espejos, en telescopios y microscopios, con la función de servir como objetivos como oculares. El primer telescopio astronómico fue construido por Galileo Galilei usando una lente convergente (lente positiva) como objetivo y otra divergente (lente negativa) como ocular. Existen también instrumentos capaces de hacer converger o divergir otros tipos de ondas electromagnéticas y a los que se les denomina también lentes. Por ejemplo, en los microscopios electrónicos las lentes son de carácter magnético.

Lentes convergentes

Las lentes convergentes (o positivas) son más gruesas por su parte central y más estrechas en los bordes. Se denominan así debido a que unen (convergen), en un punto determinado que se denomina foco imagen, todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas. Pueden ser:

• Biconvexas
• Planoconvexas
• Cóncavo-convexas

Lentes divergentes

Las lentes divergentes (o negativas) son más gruesas por los bordes y presentan una estrechez muy pronunciada en el centro. Se denominan así porque hacen divergir (separan) todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas, sus prolongaciones convergen en el foco imagen que está a la izquierda, al contrario que las convergentes, cuyo foco imagen se encuentra a la derecha. Pueden ser:

• Bicóncavas
• Planocóncavas
• Convexo-cóncavas

Elementos de una lente 

Centro optico

 donde todo rayo que pasa por el , no sufre desviacion

Eje principal

 es la recta que pasa por los centros de curvatura 

Foco principal

punto en donde pasan los rayos que son paralelos

Eje secundario

es la recta que pasa por el centro optico 

Radios de curvatura

(R1,R2) son los radios de las esferas que originan la lente 

Centro de cuervatura

( C1,C2)  son los centros de las esferas que originan la lente

Instrumentos opticos

El ojo humano

Es un órgano sensitivo, producto de la evolución de regiones fotosensibles situadas en la superficie de los invertebrados, el alto grado de perfección de este órgano esta acompañado con el desarrollo del cerebro humano,El ojo es un órgano que detecta la luz y es la base del sentido de la vista. Su función consiste básicamente en transformar la energía lumínica en señales eléctricas que son enviadas al cerebro a través del nervio óptico.

El telescopio 

Es un aparato el cual le permite al ser humano ver a través del espacio por medio de una serie de lentes los cuales se gradúan a la distancia preferida por el usuario para ver los diferentes fenómenos espaciales.

La Cámara fotográfica

Una cámara fotográfica o cámara de fotos es un dispositivo utilizado para tomar fotografías.Es un mecanismo antiguo para proyectar imágenes en el que una habitación entera hacía las mismas funciones que una cámara fotográfica actual por dentro, con la diferencia que en aquella época no había posibilidad de guardar la imagen a menos que ésta se trazara manualmente. Las cámaras actuales pueden ser sensibles al espectro visible o a otras porciones del espectro electromagnético y su uso principal es capturar el campo visual.

Electrostática

La electrostática es una rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas , esto es el campo electrostático de un cuerpo cargado

La electricidad  es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos

Carga eléctrica

Es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.

El electroscopio

Es un instrumento que se utiliza para saber si un cuerpo está cargado eléctricamente.

El electroscopio consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de oro o de aluminio muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electriza y las laminillas cargadas con igual signo de electricidad se repelen, separándose, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.

Ley de coulomb

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.

Campo magnético

Se trata de un campo que ejerce fuerzas (denominadas magnéticas) Sobre los materiales. Al igual que el campo eléctrico también es un campo vectorial, pero que no produce ningún efecto sobre cargas en reposo (como sí lo hace el campo eléctrico en dónde las acelera a través de la fuerza eléctrica). Sin embargo el campo magnético tiene influencia sobre cargas eléctricas en movimiento.

      es una región del espacio perturbada por cargas en reposo y por esto tiene razón sentido         e intensidad..

Campo eléctrico generado por varias cargas 

Cuando el campo en un punto determinado esta generado por varias cargas el campo resultante es la suma de cada uno de los campos que generan las cargas puntuales 

Ley de OHM

El ohmio (también ohm) es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con el símbolo o letra griega Ω (omega).

El ohmio se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transversal de 1 mm², a una temperatura de 0º Celsius.

Esta ley relaciona los tres  componentes que influyen en una corriente eléctrica, como son la intensidad (I), la diferencia de potencial o tensión (V) y la resistencia (R) que ofrecen los materiales o conductores.

La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente fórmula o ecuación:

donde, empleando unidades del Sistema internacional de Medidas , tenemos que:

• I = Intensidad en amperios (A)
• V = Diferencia de potencial en voltios (V)
• R = Resistencia en ohmios (Ω).

Segundo Periodo

Ondas

una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, a través de dicho medio, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal e, incluso, inmaterial como el vacío.
Las ondas se dividen en :

Mecánica 

Son ondas las cuales se propagan por un medio elástico como por ejemplo las ondas de el agua

Electromagnéticas
Son ondas que se propagan en el vacío como por ejemplo la radio


Las ondas también pueden clasificarse en su dirección de propagación en :

Transversales

Son aquellas que se caracterizan por que las características de el medio vibran perpendicularmente en la dirección de propagación de la onda

Longitudinales

La onda vibra en la misma dirección de propagación

Fenómenos ondulatorios: 

Reflexión 

Es el cambio de dirección que experimenta una onda cuando choca contra un obstáculo la onda se dirige al obstáculo se  llama incidente y la onda que se refleja  se llama reflejado

Refracción 

Es el cambio de dirección que experimenta el movimiento ondulatorio cuando pasa de un medio a otro 

Principio de huygens

Todo punto de un frente de onda se considera como un foco o fuente de nuevas ondas que se propaga en todas las direcciones con una velocidad de propagación de las ondas

Difracción

Es la dispercion o cuadro aparente de las ondas se encuentran con un obstáculos

Principio de superposición

Cuando dos o mas ondas se encuentran en un punto, en un medio al mismo instante

Sonido

El sonido es una onda mecánica longitudinal porque las partículas del medio vibran en la dirección de propagación del sonido , el sonido solo se propaga si existen moléculas que vibren.

el sonido se tiene cuatro componentes que son
Comprensibilidad : es una propiedad de la materia la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan el volumen al someter a una presión y compresión

Densidad

es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia

masa molecular 

es un numero que indica cuantas veces la masa de una molécula de sustancia es mayor que la unidad de la otra

Temperatura

es una magnitud referida a las naciones luminosas de caliente tibio o frió que puede ser medida en términos grados por el principio de la termodinámica

Tono

es la sensación auditiva o atributo psicológico de los sonidos que los caracteriza como mas agudas o mas graves en función de la propiedad.

Timbre 

es el matiz característico de un sonido que puede ser agudo o grave según la altura de la nota que corresponde a si resonador predominante

Intensidad 

Se define con la potencia acústica transferida por una onda sonora por unidad de área normal a la dirección de propagación.

Efecto doppler

cuando un observador que escucha se mueve acercándose o alejándose de una fuente sonora que puede estar en reposo o en movimiento la frecuencia del sonido que se percibe es diferente que cuando se encuentran en reposo 


Cuerdas
Una cuerda es una fuente sonora capas de producir una onda elástica en el medio que la rodea  cuando la cuerda vibra esta forma ondas formando en los extremos un nodo y en el medio un vientre,Una cuerda es un objeto con una dimensión espacial extendida, a diferencia de las partículas elementales que son de dimensión cero, como un punto.

Tubos sonoros

Se llaman tubos sonoros aquellos que contienen una columna gaseosa (columna de aire) capaz de producir sonido al ser convenientemente excitada. El cuerpo sonoro es la columna gaseosa, y no el tubo que la contiene; en efecto, éste tiene la importante función de definir la forma de aquella pero fuera de esto, influye relativamente poco sobre los fenómenos sonoros. Los tubos sonoros pueden ser cerrados, es decir, que poseen una sola abertura y tubos abiertos, que poseen dos o más.
son cavidades que contienen aire y producen sonido al hacer vibrar sus moléculas encerradas y pueden ser abiertos y cerrados 

Tubos abiertos

Cuando un tubo es abierto se produce un sonido fundamental, se forma un nodo intermedio con vientres en los extremos. Al aumentar la presión se conserva la forma pero aumenta el número de vientres y nodos. En un tubo de extremo abierto, la onda vibra con amplitud máxima en el extremo abierto, de acuerdo al extremo abierto. experimentalmente se a comprobado que los tubos abiertos al ejercer presión sobre las moléculas de aire que contienen vibran de arriba hacia abajo sobre dos veces la longitud.

Tubos cerrados
pueden ser cerrados, es decir, que poseen una sola abertura, cuando se comprime el aire en un tubo cerrado al ejercer presión sobre la embocadura se produce un anti nodo y un nodo en el extremo cerrado






Óptica

Es la rama de la física que toma la luz como una onda y explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la luz como un rayo.
La luz viaja en línea recta a 300 millones de m/s. forma sombras, rebota(se refleja) en superficies lisas y se desvía cuando pasa a través de materiales transparentes diversos

La velocidad de la luz

El valor de la velocidad de la luz en el vació es una de las constantes físicas mas importantes
 existieron hombres que aplicaron diferentes métodos para obtener esta medida y su insistencia marca una de las paginas mas importantes del desarrollo de las ideas científicas 

Estos fueron Galileo Galilei, Roemer y Fizeau.








Reflexión de la luz 

Es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar contra la superficie de los cuerpos


Refracción 
Es la desviacion que experimenta una dirección de propagación de la luz cuando atraviesa la superficie de separación de dos medios transparentes de distintos indices de refracción.

La ley de Snell

También llamada ley de Snell-Descartes es una fórmula utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto.

Primer Periodo

                      



Hidrostática

(HIDRO: agua. ESTÁTICO: quieto, que no se mueve) La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.
Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el nombre de fluidez.
podemos decir hay una formula en la que se expresa la densidad , el volumen y la masa

Presión

La presión es aquella magnitud que se encarga de medir la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea.

La podemos encontrar mediante la siguiente relación 

Presión hidrostática


Es la fuerza por unidad de área que ejerce un liquido en reposo sobre las paredes de un recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido, como esta presión se debe al peso de el liquido esta presión se debe al peso del liquido, esta depende de la densidad , la gravedad y la profundidad de el lugar donde medimos la presión
Aquí un ejemplo de la presión hidrostática

Tubo en U

Se trata de un tubo doblado en forma de una "U" y abierto en ambos extremos.. su funcionamiento se da cuando por cada rama se vierten dos líquidos de diferente densidad e inmiscibles entre si mismo como por ejemplo el agua y el aceite de cocina , este tiene finalidades como por ejemplo conociendo la densidad de uno de estos líquidos se puede conocer la de el otro y otra finalidad es poder formar con ellos ejercicios para los exámenes

Presión atmosférica

Es el peso que ejerce el aire de la atmósfera como consecuencia de la gravedad  sobre la superficie terrestre o sobre una de sus capas de aire
Para medir la presión consta con la ayuda de un aparato llamado Barómetro, que inventado por el físico Italiano Evangelista Torricelli

Principio de Pascal 

Es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal que se resume en la frase: "la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido".
El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión.
como podemos ver a continuación un ejemplo de el principio de pascal y dando a conocer lo que es la fuerza y la presión

Principio de Arquímedes


El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.
La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes

1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo solido de la misma forma y dimensión

Termodinámica 

Se identifica con el nombre de termodinámica a la rama de la física que hace foco en el estudio de los vínculos existentes entre el calor y las demás variedades de energía. Analiza, por lo tanto, los efectos que poseen a nivel macroscópico las modificaciones de temperatura, presión, densidad, masa y volumen.
Constituye una teoría fenomologica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropia, el volumen o la composición molar del sistema
Esta es una gráfica que demuestra de lo que estamos hablando

Primera ley de la termodinámica

También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.

En palabras llanas: "La energía no se crea ni se destruye: solo se transforma".

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley,  en combinación con la primera ley de la termodinámica, pronostica  la dirección que siguen los procesos naturales y las situaciones de equilibrio. A partir de la segunda ley de la termodinámica se establece la imposibilidad de convertir totalmente una cantidad de calor  en trabajo (energía de máxima calidad).  Lo anterior puede resumirse así: “la calidad de la energía  se destruye en los procesos con flujo de calor, lo cual esta en concordancia con el principio del aumento de entropía del universo"

En conclusión la energía se puede ceder de el objeto de mayor temperatura al de menor temperatura pero no a la inversa.

Movimiento armónico simple


El movimiento armónico simple (m.a.s.), también denominado movimiento vibratorio armónico simple (m.v.a.s.), es un movimiento periódico, y vibratorio en ausencia de fricción, producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional a la posición. Y que queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (seno o coseno). Si la descripción de un movimiento requiriese más de una función armónica, en general sería un movimiento armónico, pero no un m.a.s.

El movimiento armónico simple tiene diferentes componentes como lo son 

oscilación

Es el movimiento efectuado por la partícula hasta volver a su posición inicial

Periodo

Se simboliza con una T y es el tiempo que carga una partícula en hacer una oscilación 

Frecuencia

Se simboliza con una f minúscula,es el numero de oscilaciones que realiza en la unidad de tiempo y se mide en Segundos-1 = Hertz

Punto de equilibrio

 Es el punto central de la trayectoria de la partícula

Puntos de retorno

Son los extremos de la trayectoria que limitan el movimiento de la partícula

Amplitud
Es la máxima elongación posible y equivale a la distancia entre el punto de equilibrio y uno de los puntos de retorno 


Energía

La energía se da cuando tenemos una masa atada a un resorte para indicar un movimiento realizamos un trabajo y este se convierte en energía que recibe el nombre de energía potencial y al dejar caer la masa libremente se convierte en energía cinética
También podemos hablar de la energía mecánica que realmente es la suma de la energía potencial con la energía cinética

Energía cinética

Energía Potencial 

El péndulo

El péndulo es un sistema físico que puede oscilar bajo la acción gravitacional y otra característica física como la elasticidad, por ejemplo que este configurado por una masa suspendida de un punto o un eje horizontal fija mediante un hilo una varilla y otro dispositivo que sirve para medir el tiempo

Este tiene una serie de leyes las cuales son:

1. Ley de las masas ( de la independencia)

El periodo de un péndulo es independiente de su masa

2. Ley del isocronismo

El periodo de oscilación de un péndulo es independiente de la amplitud ( para pequeñas amplitudes menores o iguales a 10d)

3. ley de las longitudes

"A la menor longitud menor periodo de oscilación y a mayor longitud menor periodo de oscilación"

4. Ley de las aceleraciones de las gravedades

La aceleración de la gravedad ejerce una acción primordial que influye en el tiempo de oscilación del péndulo

5. El periodo del péndulo simple
Por lo que el periodo del péndulo simple se calcula con