TEORIA DE LA RELATIVIDAD DE EINSTEIN

La teoria de la realtividad de Einstein incluye dos teorias (lad e la relatividad especial y la relatividad general) formuladas por Einstein a principios del siglo xx, pretendia resolver la incompatibilidad existente entre la mecanica neewtoniana y el electromagnetismo.

La primera teoria, publicada en 1905, trata de la disica del movimiento de los cuerpos en ausencia de fjuerzas gravitatorias.

La segunda teoria, de 1915, es una teoria de la gravedad que reemplaza la gravedad newtoniana pero coincide numericamente con ella en campos gravitatorios debiles. La teoria general se reduce a la teoria especial en ausencia de campos gravitatorios.

No fue si no hasta el 7 de Marzo de 2010 cuando fueron mostrados publicamente los manuscritos originales de Einstein por parte de la Academia Israeli de ciencias.

Relatividad Especial

La teoria de la relatividad especial, describe la fisica del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano, describe correctamente el movimineto de los cuerpos incluso a grandes velocidades y sus interacciones electromagneticas y se usan basicamente para estudiar sistemas de referencia inerciales.

Relatividad General

La teoria generaliza el principio de la relatividad de Einstein para un observador arbitrario. Esto aplica que las ecuaciones de la teoria deben tener una forma de covariancia mas general de la covariancia de Lorentz Usada en la teoria de la relatividad especial.

Electricidad

ELECTRICIDAD

Circuito Elèctrico

Se denomina circuito electrico a una serie de componentes electricos o electronicos, tales como resistencias, condensadores, fuentes y/o dispositivos electronicos semiconductores, conectados electronicamente entre si con el proposito de generar, transportar o modificar señales electronicas o electricas.

Circuito Paralelo

El circuito paralelo es una conexion donde las terminales de netrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc) conectados coincidan entre si, lo mismo que sus terminales de salida.

Ejemplo: Las bobillas de iluminacion de una casa forman un circuito en paralelo.

Otro configuracion posible, para la disposicion de componentes electricos, es el circuitoe ne serie. En el cual los valores equivalentes se calculan de forma inversa al circuito paralelo.

Circuito Paralelo

Un circuito en serie es una configuracion de conexion en la que los bordes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.

Leyes de Kirchhoff

Las leyes de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Robert Kirchhoff en 1845, cuando aun era estudiante, Estas son:

1.- La ley de los nodos o ley de corrientes.

2.- La ley de las mallas o ley de tensiones.

Optica Fisica

OPTICA FISICA

La optica fisica estudia fenomenos de interferencia, difraccion y polarizacion de la luz desde el punto de vista ondulatorio. La luz es una onda electromagnetica y las longitudes de onda asociadas con la luz visible son muy pequeñas, y es mediante la teoria andulatoria que se explican los fenomenos mencionados.

La optica

geométrica se fundamenta en la teoria de los rayos de luz, la cual considera que cualquier objeto visible emite rayos rectos de luz en cada punto de él y en todas direcciones a su alrededor. Cuando estos rayos inciden sobre otros cuerpos pueden ser absorbidos, reflejados o desviados, pero si penetran en el ojo estimularan el sentido de la vista.

Propagación De La Luz

La luz se propaga en línea recta a una velocidad de 3*108 m/s en el vacío. Una demostración experimental de este principio es el hecho de que los cuerpos produzcan sombras bien definidas. Un cuerpo opaco es aquel que no permite el paso de la luz a través de el; por lo tanto, si se recibe rayos luminosos, por lo que se ve con claridad cualquier objeto colocado al otro lado de el parabrisas de un auto; un cuerpo traslucido deja pasar la luz pero la difunde de tal manera que las cosas no pueden ser distinguidas claramente a través de ellos, como es el caso de una hoja de papel.

INTERFERENCIA


Cuando dos disturbios de onda se combinan, en tal forma que los picos de una onda coinciden con los picos de la otra, las dos ondas se refuerzan para producir un disturbio mayor. Este proceso se conoce como interferencia constructiva. Por otro lado si los picos de una onda coinciden con los valles de la otra, entonces las ondas tendrán a cancelarse. Este proceso se conoce como interferencia destructiva.
El experimento clásico que demuestra la interferencia de la luz fue realizado primero por Thomas Young en 1801. Young separó la luz al pasarla por dos ranuras paralelas angostas. En una pantalla blanca colocada más allá de las ranuras se mostró un patrón de bandas alternadas claras y oscuras llamadas franjas de interferencia. Las franjas claras indican interferencia constructiva y las oscuras indican interferencia desctructiva de las dos ondas por las ranuras. Mediciones cuidadosas muestran que la interferencia constructiva ocurre en un punto dado en la pantalla en donde las dos longitudes de trayectoria óptica difieren en un número entero de longitudes de onda de la luz y la interferencia destructiva ocurre si la diferencia de trayectoria es un número entero de media longitud de onda.
Otro ejemplo familiar de intereferencia de la luz se logra por los efectos del color en películas delgadas, tal como en películas de jabón. Estos efectos se deben a la interferencia de las ondas de luz que se reflejan de las superficies frontal y posterior de la película. Un efecto similar se nota cuando una lente de vidrio convexa se presiona contra una placa de vidrio plana, tal que ser forma una delgada película de aire en forma de cuña. Cuando la luz se refleja de la región de contacto, se notan una serie de anillos de colores. Este fenómeno fue observado primero por Newton, y por ello se conocen como anillos de Newton.
La interferencia de la luz se usa en muchas formas prácticas. El estándar fundamental de longitud se basa en la longitud de onda de cierta línea espectral del gaskriptón. Luz desde una lámpara de kriptón se usa en conjunto con un interferómetro óptico para hacer mediciones precisas de longitud.
Otros usos de la interferencia es la película antirreflexión. Lentes y otras partes ópticas, usadas en todos los instrumentos finos, son cubiertos con delgadas capas transparentes de material diseñado para reducir pérdidas por reflexión, debido a interferencia destructiva. La luz que sería de otro modo reflejada, es transmitida. En ssistemas multilentes este proceso puede incrementar la eficiencia de un instrumento considerablemente.
Películas delgadas son también usadas en filtros de interferencia, en donde se utiliza interferencia constructiva en forma tal que permite que la luz de un color pase a través del filtro mientras refleja las otras longitudes de onda.



DIFRACCIÓN



Si un objeto opaco se coloca entre una fuente puntual de luz y una pantalla blanca, un examen cuidadoso muestra que el borde de la sombra no es perfectamente agudo, como lo predice la ley de propagación rectilínea de la óptica geométrica. Más bien se encuentra que una pequeña porción de luz se derrama dentro de la zona oscura y que franjas desvanecidas aparecen en la zona iluminada.
Otro fenómeno relacionado es el esparcimiento de un haz de luz a su paso por un pequeño agujero o separación angosta. El nombre dado a estas variantes de la óptica geométrica se conoce como difracción. La óptica geométrica provee resultados útiles en la mayoría de aplicaciones debido a que la longitud de onda de la luz visible es pequeña y los efectos de difracción no son importantes en circunstancias ordinarias.
Las características esenciales de la difracción se explican por el principio de Huygens, que establece que cada punto en un frente de onda que avanza, puede ser considerado la fuente de una nueva onda u onda secundaria. Las ondas secundarias se combinan para producir el nuevo frente de onda.
La difracción es particularmente aparente en la retícula de difracción, un dispositivo usado para separar luz en sus longitudes de onda componentes. La retícula se hace al rayar surcos o estrías cercanas espaciadas equidistantemente sobre una superficie de vidrio u otro material. Cuando la retícula se ilumina con un haz de luz paralelo, la onda incidente es descompuesta por las estrías en una serie de ondas secundarias.
La dirección de la cual procede el nuevo frente de onda, está determinado por el requerimiento para que las ondas secundarias se refuercen una a otra. Este refuerzamiento ocurre cuando la diferencia de trayectoria óptica entre ondas, desde estrías adyacentes, son un número entero de longitudes de onda. La mayoría de instrumentos espectroscopicos utilizan retículas, más que prismas para el elemento dispersivo básico.


POLARIZACIÓN



La naturaleza transversal de las ondas de luz es revelado por el fenómeno de la polarización. Ciertos cristales naturales, particularmente la turmalina mineral, tiene la propiedad especial conocida como dicroísmo, en la cual se absorbe luz cuya vibración de campo electrico está en una dirección y transmite luz cuya vibración está a ángulo recto a esa dirección.
El producto sintético Polaroid es dicróico. Cuando luz ordinaria, la cual tiene direcciones aleatorias de vibración, pasa por un polarizador hecho de material dicróico. La luz emergente sale polarizada, en otras palabras tiene su vibración de campo eléctrico confinado a una cierta dirección.
Cuando luz polarizada se envía a través de un segundo polarizador, la luz será transmitida o absorbida, dependiendo de la orientación relativa de los dos polarizadores. Cuando luz natural no polarizada se refleja desde una superficie suave, tal como la superficie de un camino mojado, se vuelve polarizada. Una lámina dicróica orientada apropiadamente, similar a la usada en anteojos Polaroid para el sol, reduce el brillo reflectivo por la absorción del componente polarizado de la luz.

Optica Geometrica

OPTICA GEOMETRICA

La reflexion de la luz ocurre cuando un rayo incide sobre una superficie. En este caso se cumple que el angulo que forma el rayo incidente con la normal es igual al angulo que forma el rayo reflejado con la normal. Por otro lado, la refraccion de la luz ocurre cuando un rayo pasa de un medio de propagaciona otro. En la refraccion, la luz se mueve con diferente rapidez en medios distintos.

Otro fenomeno producido por la refraccion de la luz es la refraccion interna total. Esta se produce cuando el angulo de incidencia de la luz en un medio de propagacion es mayor que un cierto angulo critico, el cual depende de las caracteristicas del medio de propagacion, y el rayo se refleja totalmente en el mismo medio; este fenomeno es la base del funcionamiento de la fibra optica.

Otro fenomeno producto de la refraccion es la dirpersion. Como el indice de refraccion varia con la longitud de onda de la luz, cuando la luz blanca pasa a traves de un prisma los colores que la componen se refractan con diferente anguloy se produce el espectro visible de luz.

Finalmente las imagenes formadas por espejos planos y esfericos. Los espejos esfericos son concavos o convexos: las lentes son convergentes y divergentes. Decimos que una imagen es virtual si aparece "dentro" del espejo; es real si esta fuera del espejo y se puede localizar en una pantalla.

Termodinamica

TERMODINAMICA

Temperatura y Calor

Dos conceptos fundamentales aparecen en el estudio de los procesos termodinamicos, temperatura y calor. Tales conceptos surgen con mucha frecuencia en nuestra vida cotidiana.Tu sabes por experiencia que tan caliente o fria esta el agua contenida en un recipiente si sumerges tu mano en el o si conoces su temperatura. Si ademas quieres conocer conocer con precision la temperatura, simplemente la mides con un termometro. Se puede decir que la temperatura es una medida relativa o indicativa de lo caliente o frio. Decimos que es relativa porque los terminos caliente y frio tambien son relativos.

Trabajo en los Procesos Termodinamicos.

En la termodinamica, como en cualquier area de conocimiento se utilizan terminos especiales para describir los fenomenos fisicos que le son propios.

Un proceso es un cambio en las variables de estado de un sistema termodinamico. Es decir, cuando un sistema experimenta un proceso cambia una o varias de las variables de estado.Tambien decimos que los procesos son irreversibles o reversibles: es reversible si el sistema y su entorno cambian de manera que ambos regresan a sus condiciones originales; son irreversibles cuando no sucede asi.

Un hecho importante en termodinamica es el intercambio de energia entre un sistema y el ambiente que lo rodea a traves de una transferencia de calor y la realizacion de un trabajo mecanico.

Leyes y Procesos Termodinamicos.

La primera Ley de la Termodinamica refleja la continuidad de la energia relacionando la energia interna de un sistema con la transferencia de energia en forma de calor y de trabajo.

La primer Ley se aplica en diferentes procesos termodinamicos y que cada proceso tiene la caracteristica de mantener alguna variable termodinamica constante.

Un proceso Isotermico: Es aquel que transcurre a temperatura constante.

Un proceso Isobarico: Es aquel en el que tiene lugar a volumen constante y en este tipo de no se realiza trabajo.

Un proceso adiabatico: Es aquel en el que no se realiza tranferencia de energia en forma de calor entre el sistema y sus alrededores.

La segunda ley de la termodinamica, que tiene varias formas de enunciarse, se refiere a como se puede transferir el calor y a la imposibilidad de convertir todo el calor que se le suministra a una maquina en trabajo mecanico.

Equlibrio Rotacional

EQULIBRIO TRASLACIONAL Y ROTACIONAL

Un cuerpo se encuentra en equilibrio si no esta acelerado. Est sucede cuando el objeto esta en reposo o bien cuando se mueve con velocidad cosntante. En ambos casos, sobre el objeto actuan fuerzas qu tienden a provcocar dos clases de movimiento: Traslacional o Rotacional.

En el primer caso tenderia a dezplazarse en el espacio tridimencional y en el segundo se moveria alrededor de un eje perpendicular al pano de movimiento. Po esta razon se hizo el analisis de movimiento en un sistema tridimensional. Para el movimiento rotacional se definio el momento de torsion, que es un vector perpendicular al plano de movimiento y lo puedes concebir como la medida cuantitativa de la tendencia de una fuerza para producir una rotacion o un giro.

Para resolver problemas de equilibrio se establecion un procedimiento que incluye la construccion del diagrama de cuerpo libre, que no es otra cosa que un dibujo de las fuerzas que actuan sobre el objeto referidas a un sistema de coordenadas.

EQULIBRIO TRASLACIONAL

Seguramente estas familiarizado con la idea basica del concepto de fuerza. De tu experiencia cotidiana sabes que aplicas una fuerza cuando jalas o empujas algun objeto. Cuando pateas un balon sabes que aplicas una fuerza. Tal vez creas que la fuerza se asocia con el movimieto, sin embargo, no simpre que se aplica una fuerza se produce movimiento. Si empujas una de las paredes de tu salon de clases ceras que no se produce movimiento alguno a pesar del esfuerzo que haces.

Recuerda que existen fuerzas que son de contacto porque son resultado del contacto fisico entre dos objetos, por ejemplo, cuando jalas o empujas un objeto. Pero tambien existen fuerzas que no implican contacto fisico y se les llama campo de fuerzas, como la fuerza electrica, la magnetica y la gravitacional.

Decimos que un objeto se encuentra en equilibrio si no esta acelerado. Por tanto, el equilibrio considera dos situasiones: Cuando el objeto esta en reposo o bien cuando se mueve con una velocidad constante en una trayectoria rectilinea. ¿Por que un objeto esta en equilibrio? El heco de que un objeto este en equilibrio no significa que no se apliquen fuerzas sobre el. Si se aplican varias fuerzas al mismo tiempo sobre el objeto, entonces se cumple que la fuerza neta sobre el debe ser cero. ¿Que clase de cantidades fisicas son las fuerzas?

Recuerda que las fuerzas son cantidades vectoriales y cuando hablamos de fuerza neta sobre un objeto nos referimos a la suma vectorial de todas las fuerzas que actuan sobre el. Si la fuerza neta sobre un objeto no es cero se puede aplicar la segunda Ley de Newton: La aceleracion de un onjeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actua sobre el e inversamente proporcional a su masa.

Decimos que un objeto esta en equlibrio Traslacional cuando se encuentra en reposo o bien se mueve en linea recta con velocidad contante.

Movimiento Circular

MOVIMIENTO CIRCULAR

El movimiento Circular esta muy presente en tu vida cotidiana. Por ejemplo: Una rueda rotando sobre su eje, el movimiento de un carrusel en una feria, cuando escuchas music el disco compacto esta rotando, seguramente sabes que la tierra rota sobre su Eje, etcetera.

Recuerda que rotar y girar tienen diferente significado. Un objeto rota cuando
su eje de rotacion esta dentro de el y decimos que el objeto gira si su eje esta
fuera de el. Por ejemplo, la Tierra rota sobre su propio eje y gira alrededor
del Sol.

El movimienro circular es otro caso que se estudia en el plano, es decir, en dos dimensiones y se puede describir en terminos de sus coordenadas rectangulares, pero tambien puede describirse en terminos de magnitudes angulares.

TIRO PARABOLICO

TIRO PARABOLICO

¿En qué consiste y por qué se llama tiro parabólico ?. Pues simplemente es el movimiento que describiría un cuerpo que se mueve sobre la superficie de la Tierra ( o cualquier planeta), y que está sometido a una única fuerza vertical hacia abajo debido a su propio peso ). En tal caso, si tomamos un eje X horizontal y un eje Y vertical, comprobamos que en eje X tenemos un m.r.u ( no hay fuerza, a=0), y en el eje Y un m.r.u.a ( si consideramos el peso constante, claro, hay una a=g=cte hacia abajo). Así pues las ecuaciones del tiro serán

Eje X (m.r.u)

Vx=Vox=cte

x=xo+Vx*t=xo+Vox*t

Eje Y (m.r.u.a)

Vy=Voy+a*t

y=yo+Voy*t+(1/2)*a*t^2

siendo xo distancia horizontal del origen al punto de lanzamiento yo distancia vertical del origen al punto de lanzamiento Vox Velocidad inicial en el eje X Voy Velocidad inicial en el eje Y a la aceleración

Bien con sólo esto ya puedes hacer practicamente todos los problemas, sustituyendo sólo las condiciones iniciales de tu problema.

Y ahora es donde viene en los libros el baile de casos particulares y sus fórmulas. Primero veremos por qué se llama tiro parabólico Tenemos dos ecuaciones x(t), y(t) que nos proporcionan la posición del cuerpo en función del tiempo. Eliminando ese parámetro, sacaremos una ecuación y=y(x), que nos da la trayectoria del cuerpo

x=xo+Vox*t ----> t=(x-xo)/Vox

y=yo+Voy*t+(1/2)*a*t^2 --->y=yo+Voy*(x-xo)/Vox+(1/2)*a*(x-xo)^2/Vox^2

que desarrollada un poco nos quedará algo como y=A*x^2+B*x+C

o sea una parábola, y por eso se llama tiro parabólico (nombre poco original, por cierto) Bien veamos que dicen los libros, diferenciando ya, erroneamente entre tiro parabólico y tiro horizontal, que es tan tiro parabólico como el otro.

TIRO PARABOLICO ( o mejor un caso particular del mismo)

Se lanza un objeto desde el suelo con una velovidad inicial Vo y formando un ángulo A con la horizontal En este caso conviene coger el origen en el punto de lanzamiento ( para que xo=yo=0), y proyectando Vo sobre los ejes, obtenemos

xo=yo=0

Vox=Vo*cosA

Voy=Vo*senA

a=-g ( va en contra del eje)

Así pues

Vx=Vo*cosA

x=Vo*cosA*t

Vy=Vo*senA-g*t

y=Vo*senA*t-(1/2)*g*t^2

¿Qúe nos suele interesar?.

La altura a la que llega y el alcance máximo Para calcular la altura, sabemos que arriba Vy=0, luego

0=Vo*senA-g*t-->t=Vo*senA/g

y en ese instante la altura será

y=Vo*senA*Vo*senA/g-(1/2)*g*(Vo*senA/g)^2

ymax=Vo^2*sen^2A/2g

Para el alcance máximo sabemos que la altura es y=0

0=Vo*senA*t-(1/2)*g*t^2

t*(Vo*senA-(1/2)*g*t)=0

t=0 situación inicial que no nos interesa

Vo*senA-(1/2)*g*t=0 --->t=2*Vo*senA/g (el doble del anterior) con lo que en ese momento el alcance será

xmax=2*Vo*cosA*Vo*senA/g

y como sen(2A)=2*senA*cosA

xmax=Vo^2*sen(2A)/g