2º Bachillerato

Penúltimo módulo…ya?? Esto está ya chupao!

Último tema del temario, bravo!! Es un tema con mucho contenido teórico, así que no te dejes llevar por la emoción de terminar, préstale atención.

Ya estamos en el ecuador del temario, hemos terminado los campos. Vamos a arrancar con las ondas, un tema que os suele gustar bastante. No me enredo, al lío!

Hola bienvenid@s a este primer módulo, aquí vamos a dar una vuelta por algunos conceptos del tema de campo Gravitatorio. NO olvides repasar también tus apuntes de clase

Vamos por el módulo II, el campo eléctrico. Muy parecido al anterior, así que ya verás que en un periquete lo tienes repasado 🙂

Es el turno del campo magnético, pero calma! es casi más de lo mismo.

Último tema del temario, bravo!! Es un tema con mucho contenido teórico, así que no te dejes llevar por la emoción de terminar, préstale atención.   MÓDULO VII.- FÍSICA NUCLEAR   RADIACIÓN.- Es la emisión y propagación de ondas electromagnéticas o de algunas partículas subatómicas. Las radiaciones pueden ser IONIZANTES, que son aquellas que tienen la energía suficiente como para producir la ionización de los átomos de la materia que atraviesan (como por ejemplo los Rayos X) Ojo, estas pueden producir cáncer. Dañan el ADN. Y NO IONIZANTES, que son las que no tienen la energía suficiente como para producir la ionización. Por ejemplo, el microondas.   RADIACTIVIDAD Es el fenómeno por el cual el núcleo atómico emite radiaciones. Es decir, si una radiación no es producida en el núcleo. No es radiactividad.   NÚCLEO ATÓMICO El Módelo de Rutherford dice que el átomo está constituido por la corteza, donde están los electrones, con carga negativa, y el núcleo, que es la zona donde está la mayor parte de la masa del átomo y que contiene a los protones de carga positiva y los neutrones, de carga neutra. Z, número atómico, es el número de protones que tiene el átomo. Si el átomo está en estado neutro, también coincidirá con el número de electrones A, número másico, es el número de protones más el número de electrones que tiene un átomo en su núcleo Los ISÓTOPOS, son formas de un mismo elemento que tienen distinto número másico (A), pero tienen el mismo número de protones. Se diferencian en los neutrones, por tanto.   ENERGÍA DE ENLACE:  , donde m = [Zmp + (A-Z) mn]- Mn, siendo Mn la masa del núcleo. Los núcleos tienen menor energía juntos que separados, ya que son más estables juntos. Para saber cómo de estable es un núcleo, estudiamos la energía de enlace por nucleón:  y cuanto mayor sea esta energía de enlace por nucleón, más estable será el núcleo.   PROCESOS RADIACTIVOS Desintegración Las partículas  están compuestas por dos protones y dos neutrones. Luego son núcleos de . El núcleo que se obtiene tras una emisión , corresponde a un elemento químico desplazado dos lugares a la izquierda del núcleo original en el sistema periódico. Desintegración – Se trata de electrones   que provienen de la transformación de un neutrón en un protón   emitiéndose un electrón  es un antineutrino Desintegración + Se trata de un positrón que proviene de la transformación de un protón en un neutrón  emitiéndose un positrón es un neutrino Las partículas tienen mayor poder de penetración que las  y resultan mucho menos ionizantes Emisión Son ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia, que cuando interaccionan con la materia, lo hacen como fotones de muy alta energía Tienen un gran poder de penetración al ser neutras, atraviesan con facilidad el cuerpo humano y para frenarlas se necesitan incluso láminas de plomo o paredes gruesas de hormigón. Producen electrones muy energéticos en los átomos donde impacta, que a su vez, ionizan otros átomos.   LEY DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA Se usa para calcular el número de especies que quedan sin desintegrar en una muestra radiactiva N = N0 m= m0 n = n0 A = A0 La A, actividad es el número de desintegraciones por unidad de tiempo. Su unidad es Bq, que equivale a una desintegración por segundo.   PERIODO DE SEMIDESINTEGRACIÓN O SEMIVIDA (T1/2) Es el tiempo que debe transcurrir para que un número de núcleos en una muestra se reduzca exactamente a la mitad T1/2 =   VIDA MEDIA Es el promedio de vida de un núcleo, la vida que se espera que tenga o el tiempo que tarda en desintegrarse.     REACCIONES NUCLEARES Son los procesos que ocasionan cambios en los núcleos de los átomos a causa del bombardeo con una partícula u otros átomos y que pueden hacer variar el número atómico, transmutando así el átomo en otro distinto. La masa no se conserva en estas reacciones nucleares, por lo que mediremos el defecto de masa como: m = mreactivos – mproductos Si m , la reacción desprende energía. Exotérmica. Si m , la reacción absorbe energía. Endotérmica.   FISIÓN NUCLEAR Es un tipo de reacción nuclear en el que un núcleo pesado, al ser bombardeado con neutrones, se convierte en inestable y se descompone en varios núcleos más pequeños emitiéndose energía y produciéndose la emisión de dos o tres neutrones. La energía desprendida se debe al defecto de masa de la reacción entre el núcleo que se fisiona y los núcleos que se forman. Este defecto de masa, se transforma en energía según decía Einstein: Se produce reacción en cadena, puesto que los electrones emitidos actúan con otros núcleos sucesivamente y en muy poco tiempo, consiguen liberar una gran cantidad de energía. Si se logra que, en promedio, solo uno de los neutrones liberados produzca fisión posterior, el número de fisiones por unidad de tiempo será constante y la reacción estará controlada. Las ventajas que presenta la fisión nuclear como fuente de energía son: Tienen un alto rendimiento energético No emite gases efecto invernadero Pero presenta las siguientes desventajas: Riesgo de contaminación radiactiva Dificultad en la eliminación y el tratamiento de los residuos radiactivos.   FUSIÓN NUCLEAR La fusión nuclear es un tipo de reacción nuclear en el que núcleos ligeros se unen para formar núcleos más pesados y estables. La energía que se desprende en la fusión es mayor que la de la fisión y también es debida al defecto de masa Las ventajas que presenta la fusión nuclear como fuente de energía son: Se obtiene más energía que en la fisión No produce gases nocivos y genera residuos nucleares de muy baja actividad El reactor de fusión nuclear es muy seguro Es una fuente prácticamente inagotable de energía debido a la abundancia de hidrógeno. Las desventajas serían: Aun es una tecnología en fase de investigación Para que se produzca la fusión se necesitan energías muy altas Al ser la temperatura alta, la materia

Hola bienvenid@s a este primer módulo, aquí vamos a dar una vuelta por algunos conceptos del tema de campo Gravitatorio. NO olvides repasar también tus apuntes de clase   MÓDULO I.- CAMPO GRAVITATORIO LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL: Esta Ley establece que dos cuerpos de masas M y m, se atraen con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.  . El signo negativo, solo lo usamos cuando trabajamos con la forma vectorial de esta fórmula, puesto que solo nos sirve para indicar que la fuerza es de atracción. LEYES DE KEPLER: Son leyes empíricas acerca de las órbitas de los planetas en torno al Sol que se deducen a partir de la Ley de Gravitación Universal. – PRIMERA LEY DE KEPLER (o de las órbitas planas) Establece que los planetas, en su movimiento alrededor del Sol, describen trayectorias planas, cerradas, de forma elíptica, en uno de cuyos focos se encuentra el Sol. – SEGUNDA LEY DE KEPLER (ley de las áreas).- El radiovector, es decir la línea que une la posición del planeta con el Sol, barre áreas iguales en tiempos iguales. Es decir, la velocidad areolar se mantiene constante – TERCERA LEY DE KEPLER (ley de los periodos).- El cuadrado de los periodos de los planetas es directamente proporcional al cubo de los semiejes mayores de la elipse que describen; T2 = KR3, siendo K una constante igual para todos los planetas y que solo depende de la masa del Sol. Deducción: Si tenemos un planeta, de masa mp, que gira en una órbita circular en torno al Sol, de masa Msol. Como la órbita es circular, describe un movimiento circular uniforme (MCU), por lo que se establece que: Si está en órbita, debe haber un equilibrio, si no se saldría de esta. Tal y como enuncia la segunda Ley de Newton:  , por lo que en este caso la Fg = m an Dado que Fg = ; la an =  ; T = y por tanto, v = Podemos decir que: Fg = m an;      =   ;  = ;  Dado que los valores de 4, pi, G y Msol son valores constantes, queda demostrado que , donde k =   CAMPO GRAVITATORIO: Es la perturbación que genera un cuerpo por el hecho de tener masa. Va dirigido siempre hacia la masa que lo genera y es un campo conservativo. Se representa por lo que llamamos líneas de campo, que son líneas que van dirigidas hacia la masa y además: Son tangentes en cada punto al vector intensidad Tienen el mismo sentido que el vector intensidad de campo No tienen origen definido Terminan en puntos que llamamos sumideros de campo La densidad de las líneas de campo es proporcional al módulo de la intensidad de campo Nunca se cortan, puesto que solo hay un vector intensidad de campo   La INTENSIDAD DEL CAMPO GRAVITATORIO, la genera una masa a una distancia determinada y es la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre la masa unidad situada en dicho punto, es decir, es la fuerza gravitatoria por unidad de masa. Por el principio de superposición, tanto la fuerza gravitatoria como la intensidad de campo gravitatorio totales, son la suma de todas las fuerzas o campos existentes.   ENERGÍA POTENCIAL: Una partícula de masa m, situada en un campo gravitatorio está sometida a la acción de fuerzas gravitatorias y debido a ello, posee energía potencial gravitatoria, de expresión: Ep =  y cuyas características principales son: Siempre es negativa Su valor máximo será cero, cuando las masas estén alejadas una distancia infinita También aplica el principio de superposición.   POTENCIAL GRAVITATORIO: es la energía potencial por unidad de masa, también es una magnitud escalar y su expresión es: V = . También cumple que en el infinito es cero y aplica el principio de superposición.   TRABAJO: El trabajo en campo gravitatorio solo depende de su estado inicial y final, no depende de la trayectoria. WAB = – (EpB – EpA) = -m (VB-VA) Si el trabajo es positivo (W ),el proceso es espontáneo, lo realiza el campo Si el trabajo es negativo(W ),el proceso no es espontáneo, lo realiza una fuerza exterior al campo. Si el trabajo es nulo (W ), significa que la masa se está desplazando entre dos puntos de una superficie equipotencial, es decir, una superficie en la que todos los puntos tienen el mismo potencial.   SATÉLITES EN ÓRBITA: Cumplen que , demostrando como antes, llegamos a: =   y por tanto, v0 = Llamaremos satélites geoestacionarios a los que tienen un periodo de revolución igual al de la Tierra, es decir 24 horas. VELOCIDAD DE ESCAPE: Es la velocidad mínima que debe adquirir un cuerpo para escapar de la atracción gravitatoria en cuyas proximidades se encuentre. Por el principio de conservación de la energía: EcA + EpA = 0 ; Despejando v llegamos a v =   ENERGÍA MECÁNICA DE UN SATÉLITE EN ÓRBITA: EM = EC + EP EM = . ; Si la v0 = EM =  ;   EM = ; EM = Vuelve a aparecer el signo negativo, debido a la característica atractiva, de hecho, para que esté el satélite orbitando, la energía mecánica tiene que ser negativa.

Vamos por el módulo II, el campo eléctrico. Muy parecido al anterior, así que ya verás que en un periquete lo tienes repasado 🙂   MÓDULO II.- CAMPO ELÉCTRICO Aquí estudiamos la interacción entre cargas eléctricas en reposo. La ley que expresa el valor de la fuerza entre dos cuerpos es la Ley de Coulomb:  ; donde el valor de K = , que, en el vacío toma un valor de  9.109 Nm2/C2. Si las cargas tienen el mismo signo, la fuerza es de repulsión y si tienen distinto signo, es de atracción.   CAMPO ELÉCTRICO: Es la perturbación que genera un cuerpo por el hecho de tener carga eléctrica. Si la carga es positiva, el campo eléctrico será de repulsión, es decir, se aleja de la carga, y si es negativa, será de atracción, es decir, se acerca a la carga. Las líneas de campo eléctrico: Las de una carga puntual son radiales y si la carga es positiva se alejan de ella y si es negativa, se acercan Son tangentes en cada punto al vector intensidad de campo y tienen su mismo sentido Se originan en cargas positiva denominadas fuentes de campo y terminan en las negativas, llamadas sumideros de campo. Aunque también pueden comenzar o terminar en el infinito La densidad de líneas de campo es proporcional al módulo de la intensidad de campo No pueden cortarse   INTENSIDAD CAMPO ELÉCTRICO: Es la fuerza por unidad de carga situada en un punto.  También cumple el principio de superposición y es conservativo.   ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA: Ep = Si la energía potencial es positiva, las cargas serán del mismo signo y por tanto, la fuerza de repulsión; y por tanto, si las cargas se separan, el trabajo será realizado por el campo. El sistema pierde energía. Si la energía potencial es negativa, las cargas serán de distinto signo y por tanto, la fuerza de atracción. Si las cargas se acercan, el trabajo será realizado por una fuerza externa al campo. El sistema gana energía.   TRABAJO: W = – (Epf – Ep0) = Si el trabajo es positivo, el proceso será espontaneo; lo realiza el campo. Si el trabajo es negativo, el proceso no era espontaneo; lo realiza una fuerza externa al campo. Si el trabajo es igual a cero, es nulo; no se realiza trabajo, nos encontramos ante una superficie equipotencial.   POTENCIAL ELÉCTRICO: V =   CONDENSADORES Un condensador plano es un dispositivo formado por dos láminas paralelas con cargas iguales en cada placa, pero de distinto signo (una placa es la positiva y la otra la negativa). El campo eléctrico entre las placas es uniforme En los condensadores: La intensidad del campo eléctrico apunta hacia potenciales decrecientes, es decir, hacia la placa negativa Las superficies equipotenciales, son perpendiculares a las líneas de campo, luego son paralelas a las placas del condensador La capacidad de un condensador  , donde S es la superficie de las placas y d es la distancia entre placas. El condensador solo crea campo eléctrico en su interior, es uniforme, de módulo  y con sentido de la placa positiva a la negativa   FLUJO ELÉCTRICO: Es el número de líneas de campo que atraviesan una superficie. Si el campo eléctrico es uniforme, su expresión es Si = 0, no hay campo, no hay flujo Si = 0, no hay superficie, no hay flujo Si = 0, = 900 o = 2700, por tanto el campo es paralelo a la superficie Si el campo eléctrico no es uniforme,   que utilizaremos la Ley de gauss, que dice que: Densidad de carga superficial: Densidad lineal de carga:   SEMEJANZAS ENTRE CAMPO ELÉCTRICO Y CAMPO GRAVITATORIO: El campo gravitatorio es creado por una masa puntual, así como el eléctrico es creado por una carga puntual. Las líneas de campo de ambos son abiertas y tienen simetría esférica. Además, son perpendiculares a las superficies equipotenciales y abiertas. Son campos conservativos. El trabajo realizado en una trayectoria cerrada es cero, puesto que este solo depende de su posición inicial y final. La intensidad de campo es directamente proporcional a la masa o a la carga que lo crea e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la masa o carga y el punto donde lo estemos calculando.   DIFERENCIAS ENTRE CAMPO ELÉCTRICO Y CAMPO GRAVITATORIO: Las fuerzas gravitatorias son atractivas, mientras que las eléctricas pueden ser de atracción o repulsión Las líneas de campo gravitatorio parten del infinito y terminan en un sumidero. Las de campo eléctrico se originan en cargas positivas (fuentes) y terminan en cargas negativas (sumideros) La constante gravitatoria G es universal, siempre vale lo mismo. Pero la constante K, depende del medio. El campo gravitatorio atraviesa todos los cuerpos (no puede apantallarse), mientras que el campo eléctrico sí puede apantallarse. Todo cuerpo material crea un campo gravitatorio, sin embargo no todo cuerpo material crea un campo eléctrico, tiene que tener carga para crearlo.

Es el turno del campo magnético, pero calma! es casi más de lo mismo. MÓDULO III.- CAMPO MAGNÉTICO El campo magnético es la perturbación que genera un imán o cargas en movimiento. Este es un campo NO conservativo, puesto que el trabajo sí depende de la trayectoria. Las líneas de campo magnético: son tangentes al vector intensidad de campo. Tienen su mismo sentido. No se pueden cortar. Son siempre cerradas. En un imán salen del polo norte y entran en el sur, pero dentro del imán, las líneas van del polo norte al sur.   En un hilo de corriente, las líneas de campo son circunferencias concéntricas, con centro en el hilo y el sentido depende del sentido de la corriente que circula por el hilo   FUERZA MAGNÉTICA: Fm = La ley de Lorentz dice que: “cuando una partícula con carga que penetra con velocidad  en una región donde existe un campo magnético , la partícula se ve sometida a una fuerza magnética de expresión: Particularidades: Si es perpendicular a la velocidad, solo modifica su dirección, no su módulo. Por lo que, la energía cinética de la carga será constante. Como es perpendicular a la trayectoria, no realiza trabajo Si es paralelo a , es decir forman un ángulo de 00, el = 0. Esto provocará que la Fuerza sea nula y que la carga describa un MRU. Si es perpendicular a , cono la fuerza es perpendicular a ambos vectores, la fuerza magnética será una fuerza normal. Por tanto, la carga describirá un MCU. Aplicaremos la regla del sacacorchos o de la mano derecha para saber el sentido de la fuerza (el dedo gordo representa la fuerza) En el resto de casos, la carga describirá un movimiento helicoidal. OJO! A tener en cuenta: Si q 0 y entra en el papel, la fuerza va hacia arriba. Si q 0 y entra en el papel, la fuerza va hacia abajo. Si q  0 y sale del papel, la fuerza va hacia abajo. Si q 0 y sale del papel, la fuerza va hacia arriba.   SELECTOR DE VELOCIDADES Es un aparato donde el campo eléctrico y el magnético se contrarrestan mutuamente, permitiendo a las partículas seguir una trayectoria rectilínea, de tal forma que las partículas atraviesan el dispositivo sin desviación alguna, ya que la partícula no siente fuerza neta y por ello, sigue un MRU. Si las partículas llevan velocidades diferentes, serán desviadas y quedarán retenidas en el selector. Si las fuerzas no se contrarrestan, una de las dos fuerzas (magnética o eléctrica) desvía las partículas hacia una de las placas.   ESPECTRÓMETRO DE MASAS Es un dispositivo que se emplea para separar partículas cargadas que poseen distinta relación carga/masa Consta de un selector de velocidades que permite seleccionar las partículas con una determinada velocidad, seguido de una zona en la que se establece un campo magnético y la partícula describe una trayectoria circular. Aquí, una placa fotográfica recoge el impacto de las partículas después de describir una semicircunferencia. De esta forma, puede medirse el radio de curvatura y calcular la relación q/m. El espectrómetro de masas se usa habitualmente para separar partículas cargadas, isótopos (es decir, átomos con el mismo número de protones, pero distinto número de electrones) que están ionizados (es decir, que han perdido algún electrón). Por lo que tendrán la misma carga, pero distinta masa; esto conlleva que tendrán distinto cociente q/m, seguirán un MCU de distinto radio y así se consiguen separar.   CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR CORRIENTES ELÉCTRICAS La intensidad de corriente es la carga por unidad de tiempo: . Como  ;  Si el campo sale del papel y la intensidad va hacia arriba, la fuerza va hacia la derecha. Si el campo sale del papel y la intensidad va hacia abajo, la fuerza va hacia la izquierda. Si el campo entra en el papel y la intensidad va hacia arriba, la fuerza va hacia la izquierda. Si el campo entra en el papel y la intensidad va hacia abajo, la fuerza va hacia la derecha.   LEY DE BIOT Y SAVART El campo magnético creado por un elemento de corriente por el que circula una corriente de intensidad I, viene dado por esta ley: , donde es la permeabilidad magnética (en el vacío    y   ) Esta ley establece que el campo magnético creado por un hilo conductor es: , donde para saber el sentido usaremos la regla de la mano derecha, colocando el pulgar en el sentido de la intensidad. FUERZA ENTRE HILOS CONDUCTORES RECTILÍNEOS Si I1 e I2 tienen el mismo sentido, la fuerza será de atracción y si tienen distinto sentido, será de repulsión.   CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UNA ESCPIRA CIRCULAR EN SU CENTRO  , donde también usaremos la regla de la mano derecha, colocando el dedo gordo en el campo y obteniendo con los dedos el sentido de I   CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UN SOLENOIDE:   COMPORTAMIENTO MAGNÉTICO DE LA MATERIA Según el comportamiento de las sustancias ante un campo magnético, podemos clasificar la materia en: Sustancias diamagnéticas Son en las que la permeabilidad magnética es menor que la del vacío:       y Son sustancias ligeramente repelidas por campos magnéticos, como por ejemplo, el agua, los gases nobles, el cloruro de sodio, el grafito, el oro, la plata, el cobre… Sustancias paramagnéticas Son sustancias en las que la permeabilidad magnética es mayor que la del vacío:     y Son sustancias débilmente atraídas por campos magnéticos, como por ejemplo, el aluminio, el magnesio, el wolframio… Sustancias ferromagnéticas Son aquellas en las que la permeabilidad magnética es mucho mayor que la del vacío:     y . Son sustancias fuertemente atraídas por campos magnéticos, pero cuyo efecto desaparece a una determinada temperatura característica de cada sustancia y que se denomina punto de Curie. Algunos ejemplos son el hierro, el cobalto, el níquel…   SEMEJANZAS ENTRE CAMPO ELÉCTRICO Y CAMPO MAGNÉTICO: Ambos campos ejercen fuerzas sobre cargas eléctricas. Un campo eléctrico variable genera un campo magnético y viceversa.