viernes, 19 de abril de 2024

Publicación primera actividad (1 examen 2015) Dinámica I, UD8, Principios de la dinámica, Física y Química 1º de bachillerato

Se ha publicado en la página correspondiente la primera actividad (1 examen 2015) de la unidad 8, "Principios de la dinámica", de la materia de Física y Química de 1º de bachillerato, formatos PDF y MP4.  

Esta actividad trata de la dinámica del movimiento de dos cuerpos unidos por una cuerda.


* Dinámica: parte de la Física que estudia los movimientos teniendo en cuenta las causas que los producen.
* Principios de la dinámica (clásica): Isaac Newton en 1687 para sistemas inerciales:
Primer principio de la dinámica, primera ley de Newton o principio de inercia:
Enunciado: cuando la fuerza neta o resultante que actúa sobre un cuerpo es cero, el cuerpo mantiene su estado de movimiento: si estaba en reposo, continúa en reposo; y si estaba en movimiento, seguirá moviéndose con MRU.
A destacar: un cuerpo puede estar en movimiento cuando no actúan fuerzas sobre él, y puede encontrarse en reposo aunque actúan fuerzas sobre él.
Conceptos:
Fuerza: como causa de los cambios de movimiento.
Inercia: propiedad de los cuerpos materiales que nos indica la oposición que presentan a cambiar el estado de movimiento que poseen o que nos indica la tendencia que tienen a mantener el estado de movimiento que llevan  la magnitud que mide la inercia de un cuerpo es la masa inerte.
Segundo principio de la dinámica, segunda ley de Newton o principio fundamental de la dinámica:
Enunciado: la aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan sobre él, estando dirigida en la misma dirección y sentido.
Matemáticamente:
R =∑F = m·a
Constante de proporcionalidad: la masa inerte, m, es la relación constante entre la resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y la aceleración que adquiere.
m =|F_1|/|a_1| = |F_2|/|a_2| = |F_3|/|a_3| =⋯=constante
Masa inerte: medida de la inercia de un cuerpo.
Unidades: kg (kilogramo) en el SI.
Definición de la unidad de fuerza en el SI: un newton (N) es la fuerza que actuando sobre un kilogramo de masa le imprime una aceleración de 1 m·s-2 en su misma dirección y sentido Þ 1 N = 1 kg · 1 m·s-2.
El primer principio o principio de inercia es un caso particular del 2º: resultante igual a cero Þ aceleración igual a cero Þ reposo o MRU.
Tercer principio de la dinámica, tercera ley de Newton o principio de acción y reacción:
Enunciado: cuando un cuerpo ejerce sobre otro una fuerza (acción), este, al mismo tiempo, ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido contrario (reacción).
Matemáticamente:
F_12 = - F_21
Las fuerzas aparecen por parejas, no están aisladas (interacción).
Aspectos a tener en cuenta:
las fuerzas se ejercen sobre cuerpos distintos y no se pueden anular.
las fuerzas se ejercen al mismo tiempo, son simultáneas.
En los minutos 6:43 y 8:27 se explica y resuelven respectivamente los apartados a y b del problema haciendo uso de una simulación de GeoGebra en la página de oPhysics: https://ophysics.com/f3.html

miércoles, 17 de abril de 2024

Publicación dos documentos (volúmenes I y II) problemas curiosos originales Cinemática Física 1º de bachillerato

En la página correspondiente se han subido dos nuevos documentos con problemas curiosos y originales de la parte de Cinemática de la materia de Física de 1º de bachillerato propuestos por el autor en los exámenes planteados desde el cursos 2004/2005 hasta el curso 2022/2023.

He de decir nuevamente que, tras incluirlos en este documento, me he vuelto a dar cuenta que hay ejercicios y problemas bastante curiosos y originales que me han hecho pensar cómo era posible que se me ocurriesen esas ideas. 

Piragüismo en el Guadalquivir

Problemas curiosos originales Física 1º Cinemática I Volumen I

Problemas curiosos originales Física 1º Cinemática II Volumen II


martes, 16 de abril de 2024

Publicación nueva actividad (9 examen 2015) Cinemática II, UD7, Movimientos en dos dimensiones. Movimientos periódicos, Física y Química 1º de bachillerato

Se ha publicado una nueva actividad (9 examen 2015) en formatos PDF y MP4 en la página correspondiente de la unidad 7, "Movimientos en dos dimensiones. Movimientos periódicos", de la materia de Física y Química de 1º de bachillerato.

Esta actividad trata del movimiento circular uniforme, MCU, movimiento en dos dimensiones.


* Magnitudes angulares:
ángulo descrito θ, unidad S.I.: radián (rad): ángulo definición (arco igual radio)
1 vuelta = 1 revolución = 2 pi rad
arco = ángulo · radio
s = θ · r
Velocidad angular: magnitud que mide la rapidez con que se describe el ángulo.
media:
ω_m = Δθ/Δt
relación entre la variación total del ángulo descrito y el tiempo total empleado (ángulo descrito en promedio en la unidad de tiempo).
instantánea:
ω= dθ/dt
velocidad angular en un instante o punto de la trayectoria (velocidad angular media en un intervalo de tiempo tendente a cero).
unidad S.I.: rad·s-1.
v = ω · r
Aceleración angular: magnitud que mide la rapidez con que varía la velocidad angular.
media:
α_m = Δω/Δt
relación entre la variación total de la velocidad angular y el tiempo total empleado (variación promedio de la velocidad angular en la unidad de tiempo).
instantánea:
α = dω/dt
aceleración angular en un instante o punto de la trayectoria (aceleración angular media en un intervalo de tiempo tendente a cero).
unidad S.I.: rad·s-2.
Relaciones con las componentes intrínsecas de la aceleración:
a_t = α · r
a_n = ω^2 · r
* Movimiento circular uniforme (M.C.U.): trayectoria circular (radio de curvatura constante, ρ = r = R) y velocidad angular constante (módulo de la velocidad constante, ω y r constantes): at = 0 y an constante.

viernes, 12 de abril de 2024

Publicación nueva actividad (21) UD5, Física del siglo XX, parte I, Introducción a la Física Cuántica, Física 2º bachillerato

Se ha publicado en la página correspondiente una nueva actividad (21) de la primera parte, Introducción a la Física Cuántica, de la unidad 5, Física del siglo XX, de la materia de Física de 2º de bachillerato.

La actividad está relacionada con la dualidad onda-corpúsculo y la hipótesis de De Broglie.




En 1924 el físico francés Louis De Broglie (1892-1987) propone ampliar la doble naturaleza a toda la materia, lo que introduce cambios en los conceptos físicos y en el desarrollo de la Física Moderna.
Hipótesis de De Broglie. Si la luz presenta una doble naturaleza, ondulatoria y corpuscular, también las partículas materiales presentan esa doble naturaleza: dualidad onda-corpúsculo o dualidad onda-partícula.
Partícula en movimiento, E y p (m·v), asociada una onda:
λ = h/p = h/(m·v)
λ es la longitud de onda de De Broglie.
Se explica el segundo postulado del modelo de Bohr: órbitas permitidas como ondas estacionarias del electrón
2π·r=n·λ ⇒ 2π·r = n h/(m·v) ⇒ m·v·r = n h/2π.
Los aspectos corpuscular y ondulatorio son complementarios, no excluyentes.
Confirmaciones experimentales
En 1927 el físico británico George Paget Thomson (1892-1975) observa la difracción de electrones al hacerlos pasar por finas láminas de material cristalino.
En 1927 los físicos norteamericanos Clinton Joseph Davisson (1881-1958) y Lester Albert Germer (1896-1971) observan la difracción de electrones utilizando un cristal de níquel.
Más tarde se ha observado la difracción de neutrones, protones y otras micropartículas.
También se ha observado la interferencia de electrones (experimento de Young).
Otra confirmación y aplicación es el microscopio electrónico: electrones en vez de luz.

martes, 9 de abril de 2024

Publicación nueva actividad (1 examen 2015) Cinemática II, UD7, Movimientos en dos dimensiones. Movimientos periódicos, Física y Química 1º de bachillerato

Se ha publicado una nueva actividad (1 examen 2015) en formatos PDF y MP4 en la página correspondiente de la unidad 7, "Movimientos en dos dimensiones. Movimientos periódicos", de la materia de Física y Química de 1º de bachillerato.

Esta actividad trata del movimiento circular uniforme, MCU, movimiento en dos dimensiones.


* Magnitudes angulares:
ángulo descrito θ, unidad S.I.: radián (rad): ángulo definición (arco igual radio)
1 vuelta = 1 revolución = 2 pi rad
arco = ángulo · radio
s = θ · r
Velocidad angular: magnitud que mide la rapidez con que se describe el ángulo.
media:
ω_m = Δθ/Δt
relación entre la variación total del ángulo descrito y el tiempo total empleado (ángulo descrito en promedio en la unidad de tiempo).
instantánea:
ω= dθ/dt (7.3)
velocidad angular en un instante o punto de la trayectoria (velocidad angular media en un intervalo de tiempo tendente a cero).
unidad S.I.: rad·s-1.
v = ω · r
Aceleración angular: magnitud que mide la rapidez con que varía la velocidad angular.
media:
α_m = Δω/Δt
relación entre la variación total de la velocidad angular y el tiempo total empleado (variación promedio de la velocidad angular en la unidad de tiempo).
instantánea:
α = dω/dt
aceleración angular en un instante o punto de la trayectoria (aceleración angular media en un intervalo de tiempo tendente a cero).
unidad S.I.: rad·s-2.
Relaciones con las componentes intrínsecas de la aceleración:
a_t = α · r
a_n = ω^2 · r
* Movimiento circular uniforme (M.C.U.): trayectoria circular (radio de curvatura constante, ρ = r = R) y velocidad angular constante (módulo de la velocidad constante, ω y r constantes): at = 0 y an constante.

lunes, 8 de abril de 2024

Publicación nueva actividad (19) UD5, Física del siglo XX, parte I, Introducción a la Física Cuántica, Física 2º bachillerato

Se ha publicado en la página correspondiente una nueva actividad (19) de la primera parte, Introducción a la Física Cuántica, de la unidad 5, Física del siglo XX, de la materia de Física de 2º de bachillerato.

La actividad está relacionada con el efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein que lo explica.


Efecto fotoeléctrico. Fenómeno que consiste en la emisión de electrones por una superficie (de un metal) cuando se la ilumina con luz u ondas electromagnéticas (OEM).
Descubierto por Hertz en 1887 (1888) en experiencias de producción de OEM.
Las descargas productoras de OEM son más intensas si se iluminan los electrodos (esferas) con luz ultravioleta, UV.
Hipótesis: emisión de electrones por iluminación (luz).
Más tarde se observó con luz visible en el cinc y los alcalinos.
Conclusiones
 La energía de los fotoelectrones es independiente de la intensidad de la luz (I).
 El número de fotoelectrones aumenta (proporcionalmente) al aumentar la I (aumento de la I de corriente).
 No hay retraso entre la llegada de la luz y la emisión de los fotoelectrones.
 Para cualquier intensidad luminosa, si su f es menor que fo (frecuencia umbral) no hay emisión (I = 0). fo es la frecuencia mínima para se produzca emisión.
 La energía máxima de los fotoelectrones (Emáx) es una función lineal de la frecuencia de la luz.
Interpretación con la teoría electromagnética, EM, clásica: no puede
 La energía está repartida por el frente de onda: Etotal = I · S (superficie electrodo).
 Para muchos electrones: poca energía para cada electrón y no puede ser arrancado.
 Debe haber cierto retraso entre llegada de la luz y emisión fotoelectrones debido a la poca cantidad de energía que recibe cada electrón.
 Serias dificultades para la teoría EM de la luz.
En 1905 el físico alemán Albert Einstein (1879-1955), a partir de la hipótesis de Planck, explica el efecto fotoeléctrico.
Sugiere: propagación de la luz también es discontinua (cuantos): naturaleza corpuscular en la propagación de la luz, así como en su interacción con la materia.
Explicación del efecto fotoeléctrico
Proceso instantáneo: electrón arrancado si el cuanto supera cierta energía mínima (trabajo de extracción, W, característico de cada sustancia).
Si h · f es menor que W no hay emisión de electrones: frecuencia umbral, fo, tal que h · fo = W luego fo = W/h.
E_incidente = E_umbral + Ec_máx
Si f es la frecuencia de la radiación incidente (f es mayor que fo), ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico:
E_inc= W + Ec_máx
h · f = h · f_o + Ec_máx
Gráfica Ec_máx frente a f: recta comienza en fo cuya pendiente es h.
Mayor intensidad luminosa mayor número de cuantos de energía: mayor número de fotoelectrones arrancados sin variar su energía.
Conclusión: la luz se emite, se absorbe y se propaga en forma de cuantos, gránulos o paquetes (forma discontinua o discreta). Cuantización de la luz y la energía.
Nueva teoría corpuscular: fuerte impulso para investigar la naturaleza de la luz (otra vez).

viernes, 5 de abril de 2024

Publicación nueva actividad (6) Cinemática II, UD7, Movimientos en dos dimensiones. Movimientos periódicos, Física y Química 1º de bachillerato

Se ha publicado una nueva actividad (6) en formatos PDF y MP4 en la página correspondiente de la unidad 7, "Movimientos en dos dimensiones. Movimientos periódicos", de la materia de Física y Química de 1º de bachillerato.

Esta actividad trata del movimiento circular uniforme, MCU, movimiento en dos dimensiones.



* Magnitudes angulares:
ángulo descrito θ, unidad S.I.: radián (rad): ángulo definición (arco igual radio)
1 vuelta = 1 revolución = 2 pi rad
arco = ángulo · radio
s = θ · r
Velocidad angular: magnitud que mide la rapidez con que se describe el ángulo.
media:
ω_m = Δθ/Δt
relación entre la variación total del ángulo descrito y el tiempo total empleado (ángulo descrito en promedio en la unidad de tiempo).
instantánea:
ω= dθ/dt (7.3)
velocidad angular en un instante o punto de la trayectoria (velocidad angular media en un intervalo de tiempo tendente a cero).
unidad S.I.: rad·s-1.
v = ω · r
Aceleración angular: magnitud que mide la rapidez con que varía la velocidad angular.
media:
α_m = Δω/Δt
relación entre la variación total de la velocidad angular y el tiempo total empleado (variación promedio de la velocidad angular en la unidad de tiempo).
instantánea:
α = dω/dt
aceleración angular en un instante o punto de la trayectoria (aceleración angular media en un intervalo de tiempo tendente a cero).
unidad S.I.: rad·s-2.
Relaciones con las componentes intrínsecas de la aceleración:
a_t = α · r
a_n = ω^2 · r
* Movimiento circular uniforme (M.C.U.): trayectoria circular (radio de curvatura constante, ρ = r = R) y velocidad angular constante (módulo de la velocidad constante, ω y r constantes): at = 0 y an constante.