ข้ามไปยังเนื้อหา

Canarias EvAU Física

EvAU · Gobierno de CanariasFísica36 โน้ต ใน 4 โฟลเดอร์, 226 KB

โน้ตทบทวน 36 รายการสำหรับ Gobierno de Canarias EvAU Física สร้างโดย cookie แบ่งเป็น 4 ส่วนตามหัวข้อของหลักสูตร

Notes for the Canarias PAU (EvAU) Física, in folders for the four content blocks of the Canarias curriculum (gravitational field, electromagnetic field, vibrations and waves, and relativistic, quantum, nuclear and particle physics), with the ideas, equations and worked examples for each topic. They follow the Canarias Física curriculum (Decreto 30/2023) and the PAU 2026 specification matrix under RD 534/2024.

เมื่อเพิ่มแล้ว สำเนาจะอยู่ในโน้ตของคุณ ในโฟลเดอร์ใหม่พร้อมโฟลเดอร์ย่อยด้านล่าง เพื่อให้คุณแก้ไขและเปลี่ยนเป็นแฟลชการ์ดหรือชุดคำถามได้ การดาวน์โหลดจะได้ไฟล์ Markdown ในรูปแบบ zip ซึ่งเปิดได้ในแอปจดโน้ตทุกแอป

มีอะไรอยู่ข้างใน

  • Campo gravitatorio
    • Ley de la gravitación universal y campo gravitatorio7 KB
    • Superposición y representación del campo gravitatorio6 KB
    • Fuerzas conservativas, energía potencial y potencial gravitatorio7 KB
    • Energía mecánica en el campo gravitatorio7 KB
    • Leyes de Kepler y movimiento planetario7 KB
    • Satélites y órbitas7 KB
  • Campo electromagnético
    • Ley de Coulomb y campo eléctrico6 KB
    • Superposición y flujo del campo eléctrico6 KB
    • Energía potencial y potencial eléctrico6 KB
    • Líneas de campo y superficies equipotenciales eléctricas5 KB
    • Cargas en un campo eléctrico uniforme6 KB
    • Campo magnético y fuerza de Lorentz7 KB
    • Aplicaciones de los campos sobre partículas cargadas6 KB
    • Campo magnético creado por corrientes e imanes7 KB
    • Fuerzas sobre corrientes y entre conductores paralelos5 KB
    • Inducción electromagnética7 KB
    • Generadores, motores y transformadores6 KB
  • Vibraciones y ondas
    • Movimiento armónico simple, cinemática6 KB
    • Movimiento armónico simple, dinámica y energía6 KB
    • Movimiento ondulatorio6 KB
    • Ecuación de la onda armónica6 KB
    • Energía, intensidad y sonido6 KB
    • Efecto Doppler5 KB
    • Principio de Huygens, interferencia y difracción6 KB
    • Naturaleza de la luz y espectro electromagnético7 KB
    • Reflexión y refracción de la luz6 KB
    • Espejos6 KB
    • Lentes delgadas6 KB
  • Física relativista, cuántica, nuclear y de partículas
    • Relatividad especial: postulados y transformaciones6 KB
    • Consecuencias de la relatividad especial6 KB
    • Efecto fotoeléctrico6 KB
    • Dualidad onda-partícula y principio de incertidumbre7 KB
    • Interacciones fundamentales y modelo estándar7 KB
    • El núcleo atómico y la energía de enlace6 KB
    • Radiactividad8 KB
    • Reacciones nucleares: fisión y fusión9 KB

โน้ตรายการแรก

Campo gravitatorio / Ley de la gravitación universal y campo gravitatorio

La ley de Newton

Dos masas puntuales cualesquiera se atraen con fuerzas que actúan a lo largo de la recta que las une, tienen el mismo módulo y sentidos opuestos, de acuerdo con el principio de acción y reacción. El módulo depende del producto de las masas y disminuye con el cuadrado de la distancia que las separa:

F=G m1 m2r2 F = G\,\frac{m_1\,m_2}{r^2}

GG es la constante de gravitación universal, G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67\cdot10^{-11}\ \mathrm{N\,m^2\,kg^{-2}}, una constante que vale lo mismo en cualquier lugar del universo. Si las masas no son puntuales pero tienen simetría esférica, el resultado es el mismo que si toda la masa estuviera concentrada en el centro, de modo que rr se mide entre centros. Por eso la Tierra, el Sol o un planeta se tratan como puntos cuando se estudia su efecto sobre un cuerpo que está fuera de ellos.

La forma vectorial indica también la dirección y el sentido. Si r⃗\vec{r} es el vector que va de la masa que crea la interacción, MM, hasta la masa mm que la sufre, y u⃗r=r⃗/r\vec{u}_r = \vec{r}/r es el vector unitario en esa dirección, la fuerza que MM ejerce sobre mm es

F⃗=− G M mr2 u⃗r \vec{F} = -\,G\,\frac{M\,m}{r^2}\,\vec{u}_r

El signo menos expresa que la fuerza apunta hacia MM, es decir, que es siempre atractiva. La fuerza es central, porque su dirección pasa siempre por el centro de MM, y su módulo solo depende de la distancia a ese centro. Estas dos propiedades son las que hacen conservativo al campo gravitatorio, como se ve en la nota de la energía potencial.

Si se duplica la distancia, la fuerza se divide por cuatro, y si se triplica, por nueve. Si se duplica una de las masas, la fuerza se duplica.

Ejemplo: fuerza entre la Tierra y la Luna, con MT=5,97⋅1024 kgM_T = 5{,}97\cdot10^{24}\ \mathrm{kg}, ML=7,35⋅1022 kgM_L = 7{,}35\cdot10^{22}\ \mathrm{kg} y una distancia entre centros de 3,84⋅108 m3{,}84\cdot10^{8}\ \mathrm{m}:

F=6,67⋅10−11⋅5,97⋅1024⋅7,35⋅1022(3,84⋅108)2=1,98⋅1020 N F = \frac{6{,}67\cdot10^{-11}\cdot5{,}97\cdot10^{24}\cdot7{,}35\cdot10^{22}}{\left(3{,}84\cdot10^{8}\right)^2} = 1{,}98\cdot10^{20}\ \mathrm{N}

La Luna atrae a la Tierra con esa misma fuerza, aunque a la Tierra la acelera mucho menos porque su masa es enorme.

Campo gravitatorio

Una masa modifica las propiedades del espacio que la rodea, de tal manera que cualquier otra masa colocada allí experimenta una fuerza. A esa región y a su descripción se la llama campo gravitatorio. El concepto de campo evita pensar en una acción a distancia: la masa MM crea el campo, y la masa mm interactúa con el campo que existe en el punto donde se encuentra.

La intensidad del campo gravitatorio, g⃗\vec{g}, en un punto es la fuerza que se ejerce por unidad de masa sobre una masa de prueba colocada en ese punto:

g⃗=F⃗m \vec{g} = \frac{\vec{F}}{m}

Se mide en N kg−1\mathrm{N\,kg^{-1}}, que equivale a m s−2\mathrm{m\,s^{-2}}. Es una magnitud vectorial, con la dirección y el sentido de la fuerza que sufriría una masa, y no depende de la masa de prueba, solo de la masa que crea el campo y de la posición del punto. Para una masa puntual o esférica MM, a una distancia rr de su centro:

g⃗=− G Mr2 u⃗rg=G Mr2 \vec{g} = -\,\frac{G\,M}{r^2}\,\vec{u}_r \qquad\qquad g = \frac{G\,M}{r^2}

La intensidad del campo es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, y apunta hacia el centro de la masa que lo crea. Una vez conocida g⃗\vec{g} en un punto, la fuerza sobre cualquier masa mm situada allí es F⃗=m g⃗\vec{F} = m\,\vec{g}.

Diferencia entre fuerza y campo

La fuerza gravitatoria es una interacción entre dos masas y depende de las dos. El campo es una propiedad del espacio creada por una sola masa, y existe aunque no haya nada más en el punto considerado. La fuerza se mide en newton y el campo en newton por kilogramo. Conocer el campo permite calcular la fuerza sobre cualquier masa, mientras que la fuerza solo sirve para la masa concreta sobre la que se calculó.

Relación con la aceleración de la gravedad

La segunda ley de Newton dice que F⃗=m a⃗\vec{F} = m\,\vec{a}. Si la única fuerza sobre la masa mm es la gravitatoria, entonces m a⃗=m g⃗m\,\vec{a} = m\,\vec{g}, y por tanto a⃗=g⃗\vec{a} = \vec{g}. La intensidad del campo gravitatorio en un punto coincide con la aceleración que adquiere cualquier cuerpo abandonado en él, sea cual sea su masa, y por eso dos cuerpos de masas distintas caen juntos si se desprecia el rozamiento. Las dos magnitudes son iguales en valor, y sus unidades, N kg−1\mathrm{N\,kg^{-1}} y m s−2\mathrm{m\,s^{-2}}, son equivalentes.

Para la Tierra, con MT=5,97⋅1024 kgM_T = 5{,}97\cdot10^{24}\ \mathrm{kg} y RT=6,37⋅106 mR_T = 6{,}37\cdot10^{6}\ \mathrm{m}, la intensidad en la superficie es

g0=G MTRT2=6,67⋅10−11⋅5,97⋅1024(6,37⋅106)2=9,81 m s−2 g_0 = \frac{G\,M_T}{R_T^2} = \frac{6{,}67\cdot10^{-11}\cdot5{,}97\cdot10^{24}}{\left(6{,}37\cdot10^{6}\right)^2} = 9{,}81\ \mathrm{m\,s^{-2}}

El peso de un cuerpo es la fuerza con que el planeta lo atrae, P=m gP = m\,g, y por eso varía de un planeta a otro aunque la masa sea la misma. En Marte, con M=6,42⋅1023 kgM = 6{,}42\cdot10^{23}\ \mathrm{kg} y R=3,39⋅106 mR = 3{,}39\cdot10^{6}\ \mathrm{m}, se obtiene g=3,73 m s−2g = 3{,}73\ \mathrm{m\,s^{-2}}, así que un cuerpo de 70 kg70\ \mathrm{kg} pesa allí unos 261 N261\ \mathrm{N} frente a los 687 N687\ \mathrm{N} que pesa en la Tierra.

Variación con la altura

A una altura hh sobre la superficie, la distancia al centro es RT+hR_T + h y

g=G MT(RT+h)2=g0(RTRT+h)2 g = \frac{G\,M_T}{(R_T + h)^2} = g_0\left(\frac{R_T}{R_T + h}\right)^2

A una altura igual al radio terrestre, h=RTh = R_T, la distancia al centro se duplica y g=g0/4=2,45 m s−2g = g_0/4 = 2{,}45\ \mathrm{m\,s^{-2}}. A 600 km600\ \mathrm{km} de altura, r=6,97⋅106 mr = 6{,}97\cdot10^{6}\ \mathrm{m} y g=8,20 m s−2g = 8{,}20\ \mathrm{m\,s^{-2}}, de manera que un satélite de 1200 kg1200\ \mathrm{kg} en esa posición sufre una atracción de unos 9,84⋅103 N9{,}84\cdot10^{3}\ \mathrm{N}. Los astronautas de una estación espacial no flotan porque allí falte gravedad, que sigue siendo casi la misma que en el suelo, sino porque ellos y la nave caen juntos.

Cerca de la superficie, en distancias pequeñas frente al radio del planeta, gg apenas cambia y se considera constante, con lo que el campo es uniforme.

Masa de un planeta a partir de su campo

Si se conocen el radio de un astro y la intensidad del campo en su superficie, se puede despejar su masa, M=g0R2/GM = g_0 R^2 / G. Esta es la base de muchos cálculos en los que aparecen g0g_0 y RR en lugar de GG y MM: al sustituir GM=g0R2G M = g_0 R^2 se simplifican las operaciones. Así, para un satélite en órbita a una altura hh, la velocidad orbital es v=Rg0/(R+h)v = R\sqrt{g_0/(R+h)} sin necesidad de conocer GG ni la masa del planeta por separado.

Campo creado por varias masas

Si hay más de una masa, el campo en un punto es la suma vectorial de los campos que crea cada una, y se estudia con el principio de superposición en la nota siguiente, junto con la forma de representar el campo mediante líneas y superficies.

และอีก 35 รายการ เมื่อคุณเพิ่มหรือดาวน์โหลด

รีวิว

ยังไม่มีรีวิวที่เขียนไว้ เพิ่มโน้ตเหล่านี้ลงในของคุณ แล้วคุณจะเป็นคนแรกที่เขียนรีวิว