Tarjetas de Física
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44 mazos
- Unidades y medida (Física)Tarjetas de repaso sobre las unidades y la medición: el alcance y la escala de la física (la física como ciencia, los órdenes de magnitud, los modelos, las teorías y las leyes, y las escalas de longitud, masa y tiempo del universo); las unidades y los patrones (las magnitudes físicas, las magnitudes básicas frente a las derivadas, las siete magnitudes y unidades básicas del SI, las definiciones modernas del segundo y el metro, y los prefijos métricos); la conversión de unidades mediante factores de conversión; el análisis dimensional (los símbolos de las dimensiones básicas L, M, T, I, theta, N y J, las magnitudes adimensionales, la coherencia dimensional y los argumentos trascendentes); las estimaciones y los cálculos de Fermi; las cifras significativas (la exactitud frente a la precisión, la incertidumbre frente a la discrepancia, la incertidumbre porcentual, el conteo de cifras significativas, y las reglas para las operaciones aritméticas y los números exactos); y la estrategia de tres etapas para resolver problemas de física.
- Vectores (Física)Tarjetas de repaso sobre los vectores: escalares frente a vectores (magnitud y dirección, notación, desplazamiento, vectores iguales, paralelos, antiparalelos, ortogonales y opuestos, multiplicación por un escalar, resultantes, las leyes conmutativa, asociativa y distributiva, las reglas del paralelogramo y de punta a cola, vectores unitarios y resta de vectores); sistemas de coordenadas y componentes (componentes vectoriales y escalares, los vectores unitarios i, j y k, la forma en componentes, la magnitud y el ángulo de dirección a partir de las componentes, las reglas de los cuadrantes, las coordenadas polares y los ejes según la regla de la mano derecha); el álgebra de vectores (el método analítico por componentes, la suma, la resta y la multiplicación por un escalar componente a componente, la igualdad, el vector nulo y los vectores unitarios a partir de la magnitud); y los productos de vectores (el producto escalar y el producto vectorial, sus propiedades, las identidades de los vectores unitarios, las formas en componentes y las aplicaciones al trabajo y al momento de fuerza).
- Movimiento en línea recta (Física)Tarjetas de repaso sobre cinemática unidimensional: la posición y el sistema de referencia; el desplazamiento como el cambio de posición (valor final menos inicial), un vector medido en metros, y su distinción respecto de la distancia recorrida; la velocidad media como el desplazamiento dividido entre el tiempo transcurrido; la velocidad instantánea como la derivada temporal de la posición y la pendiente de la gráfica posición-tiempo; la rapidez como magnitud escalar y la rapidez instantánea como el módulo de la velocidad; la aceleración media e instantánea como la tasa de cambio de la velocidad y la pendiente de la gráfica velocidad-tiempo, con los convenios de signo que relacionan la dirección de la aceleración y de la velocidad con acelerar o frenar; las ecuaciones cinemáticas de aceleración constante y la notación que las acompaña; la caída libre bajo la sola acción de la gravedad, con una aceleración g dirigida hacia abajo; y el cálculo de la velocidad y el desplazamiento integrando la aceleración y la velocidad respecto del tiempo.
- Movimiento en dos y tres dimensiones (Física)Tarjetas de repaso sobre la cinemática en dos y tres dimensiones: los vectores de posición, desplazamiento y velocidad en notación vectorial unitaria y sus formas en componentes; la velocidad instantánea como derivada de la posición y siempre tangente a la trayectoria; el vector aceleración como primera derivada de la velocidad y segunda derivada de la posición; la independencia del movimiento a lo largo de ejes perpendiculares y las ecuaciones de aceleración constante aplicadas a cada eje; el movimiento de proyectiles con aceleración horizontal nula y gravedad dirigida hacia abajo, incluidas las componentes del lanzamiento, el tiempo de vuelo, la altura máxima, el alcance, el máximo a 45 grados, los ángulos de lanzamiento complementarios y la trayectoria parabólica; el movimiento circular uniforme y no uniforme, la aceleración centrípeta expresada mediante la rapidez, el periodo y la frecuencia angular, y la aceleración tangencial y total; y el movimiento relativo, con las reglas de suma de la posición, la velocidad y la aceleración entre sistemas de referencia y la invariancia de la aceleración entre sistemas que se mueven con velocidad relativa constante.
- Leyes del movimiento de Newton (Física)Tarjetas de repaso sobre las leyes del movimiento de Newton: la fuerza como un empuje o tirón vectorial medido en newtons, las fuerzas externas, de contacto y de campo, las cuatro fuerzas fundamentales y la fuerza neta como suma vectorial; la primera ley de Newton, la inercia y su medida mediante la masa, los marcos de referencia inerciales y el equilibrio bajo fuerza neta nula; la segunda ley de Newton en forma escalar y vectorial, F_net = m a y su forma en cantidad de movimiento F_net = dp/dt, con las proporcionalidades entre fuerza, masa y aceleración; la masa frente al peso, w = m g, y cómo el peso varía con la gravedad local mientras que la masa no; la tercera ley de Newton y los pares de acción-reacción que actúan sobre cuerpos distintos, incluido el empuje; fuerzas comunes como la fuerza normal, la tensión, la fricción, la fuerza recuperadora de un resorte (ley de Hooke) y la distinción entre fuerzas reales y ficticias; y cómo dibujar y usar diagramas de cuerpo libre para aplicar la segunda ley de Newton.
- Aplicaciones de las leyes de Newton (Física)Tarjetas de repaso sobre la aplicación de las leyes de Newton: la estrategia sistemática de resolución de problemas que consiste en esquematizar la situación, dibujar un diagrama de cuerpo libre de las fuerzas externas, aplicar la segunda ley de Newton en cada eje de coordenadas y comprobar el resultado; el equilibrio estático y dinámico, la tensión en una cuerda sin masa sobre una polea sin fricción, el peso aparente y los problemas de ascensor, y los objetos conectados. La fricción como fuerza de contacto que se opone al movimiento relativo, la fricción estática frente a la cinética, las leyes f_s <= mu_s N y f_k = mu_k N, los coeficientes de fricción adimensionales, la independencia del área de contacto y los orígenes microscópicos de la fricción. La aceleración y la fuerza centrípetas en el movimiento circular uniforme, F_c = m v^2/r = m r omega^2, las curvas peraltadas ideales con theta = arctan(v^2/rg), los marcos de referencia inerciales y no inerciales, y las fuerzas ficticias centrífuga y de Coriolis. Y la fuerza de arrastre en un fluido, F_D = (1/2) C rho A v^2, el coeficiente de arrastre, la velocidad terminal v_T = sqrt(2mg/(rho C A)) y la ley de Stokes para objetos pequeños y lentos.
- Trabajo y energía cinética (Física)Tarjetas de repaso sobre el trabajo y la energía cinética: el trabajo como transferencia de energía cuando una fuerza actúa a lo largo de un desplazamiento, el trabajo infinitesimal dW = F.dr, el resultado para una fuerza constante W = Fd cos(theta), la regla de la componente paralela, el trabajo como integral de línea o área bajo la curva fuerza-desplazamiento, el signo del trabajo, el joule y el pie-libra, y el trabajo realizado por la fricción, la gravedad y un resorte, incluidas las fuerzas conservativas y disipativas y el trabajo nulo a lo largo de una trayectoria cerrada. La energía cinética K = (1/2)mv^2 como escalar no negativo que depende de la rapidez y del marco de referencia, su unidad el joule, la forma en cantidad de movimiento K = p^2/(2m), y la energía cinética de traslación frente a la de rotación. El teorema del trabajo y la energía W_net = K_f - K_i deducido de la segunda ley de Newton, su uso para fuerzas variables y trayectorias curvas sin fricción, y las consecuencias de un trabajo neto positivo, negativo o nulo. Y la potencia como la rapidez con que se realiza trabajo, la potencia media W/t, la potencia instantánea dW/dt = F.v, el watt y el caballo de fuerza.
- Energía potencial y conservación de la energía (Física)Tarjetas de repaso sobre la energía potencial y la conservación de la energía: la energía potencial como energía almacenada en un sistema debido a la configuración de sus objetos que interactúan, la regla de que el cambio de energía potencial es el opuesto del trabajo realizado por la fuerza conservativa asociada, la constante aditiva arbitraria y la elección de una referencia cero, la energía potencial gravitatoria U = mgy cerca de la superficie de la Tierra, y la energía potencial elástica U = (1/2)kx^2 de un resorte. Las fuerzas conservativas (trabajo independiente de la trayectoria, trabajo nulo en un recorrido cerrado) frente a las fuerzas disipativas no conservativas como la fricción y la resistencia del aire, la recuperación de una fuerza conservativa a partir de su energía potencial mediante F = -dU/dx o el gradiente, y la prueba del rotacional. La energía mecánica E = K + U, su conservación cuando solo las fuerzas conservativas realizan trabajo, W_nc = cambio de E cuando no lo hacen, y la ley de conservación de la energía. Los diagramas de energía potencial: la línea de energía total, la condición K = E - U >= 0, los puntos de retorno, las regiones permitidas y prohibidas, la fuerza como el opuesto de la pendiente, los puntos de equilibrio, los equilibrios estables e inestables según la segunda derivada, la rapidez máxima en un mínimo de potencial, y el pozo de potencial infinito. Y las fuentes de energía: la energía térmica, química, radiante y nuclear, las fuentes renovables y no renovables, las pérdidas de conversión, la energía hidráulica, eólica y solar, y la distribución mundial de la energía en 2010.
- Momento lineal y colisiones (Física)Tarjetas de repaso sobre el momento lineal y las colisiones: el momento lineal p = mv como un vector que apunta a lo largo de la velocidad, medido en kg·m/s, que caracteriza la cantidad de movimiento de un objeto y depende linealmente de la masa y la velocidad. El impulso J como fuerza por tiempo, sus formas infinitesimal e integral, el teorema del impulso y el momento J = delta p, la segunda ley de Newton como F = dp/dt, y la fuerza media en una colisión. La conservación del momento lineal para un sistema cerrado, y por qué los pares internos de la tercera ley de Newton se cancelan mientras que las fuerzas externas cambian el momento total. Los tipos de colisiones: el momento siempre se conserva, la energía cinética solo se conserva en las colisiones elásticas, las colisiones inelásticas y perfectamente inelásticas, y las explosiones. Las colisiones en varias dimensiones con conservación por cada dirección y ecuaciones por componentes. El centro de masa como la posición media ponderada de la masa, r_CM y sus formas por componentes e integral, F_ext = M a_CM, y la velocidad constante del centro de masa de un sistema con fuerza externa nula. Y la propulsión de cohetes como un sistema de masa variable, la velocidad de expulsión de los gases, la ecuación del cohete de Tsiolkovsky delta v = u ln(m_0/m), y el efecto de la gravedad en un lanzamiento.
- Rotación en torno a un eje fijo (Física)Tarjetas de repaso sobre la rotación de un cuerpo rígido en torno a un eje fijo. Variables de rotación: la posición angular theta = s/r en radianes, el desplazamiento angular, la velocidad angular omega = d theta/dt y la aceleración angular alpha = d omega/dt, con el convenio de signo positivo en sentido antihorario y la regla de la mano derecha para la dirección del vector velocidad angular. Rotación con aceleración angular constante: las cuatro ecuaciones cinemáticas de rotación como análogas directas de las del movimiento lineal (theta por x, omega por v, alpha por a). Relación entre magnitudes angulares y de traslación: la rapidez tangencial v_t = r omega, la aceleración tangencial a_t = r alpha, la aceleración centrípeta a_c = r omega^2 y la aceleración lineal total. Momento de inercia y energía cinética de rotación: K = (1/2) I omega^2, I = sum m r^2 como análogo de la masa en la rotación, y su dependencia del eje y de la distribución de la masa. Cálculo de momentos de inercia: la integral I = integral r^2 dm, el teorema de los ejes paralelos (Steiner) I = I_cm + m d^2, y los resultados habituales para una varilla (respecto al centro y a un extremo), un disco y cuerpos compuestos. El par de torsión tau = r x F, su módulo r F sin theta, el brazo de palanca, el par neto y su signo. La segunda ley de Newton para la rotación, sum tau = I alpha, el análogo de F = ma en la rotación. Y el trabajo y la potencia en el movimiento de rotación, W = integral tau d theta, el teorema del trabajo y la energía, y P = tau omega.
- Momento angular (Física)Tarjetas de repaso sobre el momento angular y el movimiento de rodadura. Rodadura sin deslizamiento: el punto de contacto está instantáneamente en reposo, v_CM = R omega, a_CM = R alpha y d_CM = R theta; la aceleración por un plano inclinado a_CM = m g sin(theta)/(m + I_CM/r^2), la cota de fricción estática necesaria para evitar el deslizamiento, y el reparto de la energía cinética entre la de traslación (1/2) m v_CM^2 y la de rotación (1/2) I_CM omega^2, sin que la fricción realice trabajo. Momento angular de una partícula: l = r x p, de módulo r p sin(theta), con dirección dada por la regla de la mano derecha, la forma con brazo de palanca l = r_perp m v, y la unidad kg m^2/s. La forma rotacional de la segunda ley de Newton, sum tau = dl/dt, y para un sistema sum tau_ext = dL/dt. Momento angular de un cuerpo rígido, L = I omega, dirigido a lo largo del eje de rotación. Conservación del momento angular cuando el par externo neto es cero: I omega = I' omega', el efecto del patinador, y el aumento de la energía cinética de rotación K'_rot = K_rot (I/I'). Y la precesión de un giroscopio: el par gravitatorio tau = r M g sin(theta) perpendicular a L, la velocidad de precesión omega_p = r M g/(I omega), la nutación, y la precesión de la Tierra a lo largo de 26.000 años.
- Equilibrio estático y elasticidad (Física)Tarjetas de repaso sobre el equilibrio estático de los cuerpos rígidos y sobre el esfuerzo, la deformación y la elasticidad. El equilibrio estático requiere aceleración lineal y aceleración angular nulas: la primera condición anula la suma vectorial de las fuerzas externas (equilibrio de traslación), y la segunda anula la suma de los pares de torsión respecto a cualquier eje (equilibrio de rotación), ambas a la vez. Para la rotación en torno a un eje z fijo, las seis ecuaciones escalares se reducen a tres, la magnitud del par de torsión es r F sin(theta), el pivote puede elegirse libremente y el peso actúa en el centro de gravedad. Resolución de problemas de equilibrio: diagramas de cuerpo libre con las fuerzas en sus puntos de aplicación reales, elección del pivote para cancelar una incógnita, casos estáticamente indeterminados, y las fuerzas normal, de fricción, de tensión y de bisagra que intervienen. El esfuerzo es la fuerza por unidad de área y la deformación es la deformación fraccionaria adimensional; dentro del límite lineal, esfuerzo = módulo elástico por deformación, medido en pascales. Los esfuerzos y deformaciones de tracción, compresión, volumétricos (bulk) y de corte definen el módulo de Young, el módulo de compresibilidad y el módulo de corte. La elasticidad, los límites de proporcionalidad y elástico, la ley de Hooke, la región plástica, la deformación permanente y el esfuerzo de fractura (rotura).
- Gravitación (Física)Tarjetas de repaso sobre la gravedad newtoniana y sus consecuencias. La ley de la gravitación universal de Newton da una fuerza atractiva inversa al cuadrado F = G m1 m2 / r^2 a lo largo de la línea que une dos masas, con la constante universal G medida por primera vez por Cavendish; los cuerpos con simetría esférica actúan como si toda su masa estuviera concentrada en su centro, y las fuerzas netas se suman por superposición. Gravitación cerca de la superficie terrestre: g = GM/r^2, peso W = mg, la caída de todas las masas con el mismo ritmo, y las pequeñas correcciones debidas a la altitud, la rotación de la Tierra y su abultamiento ecuatorial. Energía potencial gravitatoria U = -GMm/r (nula en el infinito), conservación de la energía mecánica total, velocidad de escape sqrt(2GM/R) y ligadura gravitatoria. Órbitas de satélites: velocidad y periodo orbitales circulares, energía orbital E = -GMm/2r, órbitas geoestacionarias e ingravidez en caída libre. Las tres leyes de Kepler del movimiento planetario (elipses, áreas iguales y la relación entre el periodo y el semieje mayor) y su fundamento en el momento angular y la fuerza inversa al cuadrado. Fuerzas de marea, mareas vivas y muertas, rotación síncrona y el calentamiento de Ío. Por último, la teoría de la gravedad de Einstein: el principio de equivalencia, la curvatura del espacio-tiempo, el radio de Schwarzschild y los agujeros negros, las lentes gravitacionales y la dilatación del tiempo.
- Mecánica de fluidos (Física)Tarjetas de repaso sobre la mecánica de fluidos en reposo y en movimiento. La densidad rho = m/V, la densidad relativa y los estados de la materia. La presión p = F/A como magnitud escalar que actúa por igual en todas las direcciones y aumenta con la profundidad según p = p0 + rho g h. La medición de la presión: presión manométrica frente a presión absoluta, el pascal y otras unidades, el barómetro y el manómetro. El principio de Pascal y cómo los sistemas hidráulicos multiplican la fuerza sin crear trabajo adicional. El principio de Arquímedes y la flotabilidad: el empuje es igual al peso del fluido desplazado, y la flotación, el hundimiento y el peso aparente se derivan de la densidad. La dinámica de fluidos: el caudal, la ecuación de continuidad, el flujo laminar frente al turbulento y los fluidos ideales. La ecuación de Bernoulli como conservación de la energía a lo largo de una línea de corriente, el principio de Bernoulli que relaciona la velocidad y la presión, y el arrastre. Por último, la viscosidad, el número de Reynolds, la ley de Poiseuille y su fuerte dependencia del radio del tubo, y la aparición de la turbulencia.
- Oscilaciones (Física)Tarjetas de repaso sobre el movimiento oscilatorio. El movimiento periódico, el periodo y la frecuencia, y la amplitud. El movimiento armónico simple (MAS) como el movimiento producido por una fuerza restauradora que obedece la ley de Hooke: la posición x(t) = A cos(omega t + phi), su velocidad y aceleración, la frecuencia angular omega = sqrt(k/m) y el periodo T = 2 pi sqrt(m/k), que solo depende de la masa y de la constante elástica. La energía en el MAS: la energía potencial elástica y la energía cinética, la energía total conservada E = (1/2) k A^2 proporcional al cuadrado de la amplitud, y la rapidez en cualquier posición. El MAS como la proyección de un movimiento circular uniforme. Los péndulos: el péndulo simple con T = 2 pi sqrt(L/g), el péndulo físico y el péndulo de torsión. Las oscilaciones amortiguadas: la fuerza de amortiguamiento proporcional a la velocidad, el decaimiento exponencial de la amplitud, y los regímenes subamortiguado, con amortiguamiento crítico y sobreamortiguado. Las oscilaciones forzadas: la frecuencia natural, la amplitud en estado estacionario, y la resonancia cuando la frecuencia de excitación coincide con la frecuencia natural.
- Ondas (Física)Tarjetas de repaso sobre ondas viajeras y ondas estacionarias. Ondas mecánicas en un medio frente a ondas electromagnéticas y ondas de materia. Amplitud, longitud de onda, período y frecuencia, y las relaciones de velocidad de onda v = lambda/T = lambda*f. Ondas transversales frente a ondas longitudinales (de compresión). Las matemáticas de las ondas: la función de onda sinusoidal y = A sin(kx - omega t + phi), el número de onda k = 2 pi/lambda, la frecuencia angular omega = 2 pi/T, la fase y la constante de fase, la velocidad y la aceleración transversales de un elemento del medio, y la ecuación de onda lineal. Velocidad de una onda en una cuerda tensa v = sqrt(F_T/mu) y la forma general de elasticidad sobre inercia. Energía y potencia de una onda: P = (1/2) mu A^2 omega^2 v, el escalado con el cuadrado de la amplitud y el cuadrado de la frecuencia, la intensidad I = P/A y la ley del inverso del cuadrado para una fuente puntual. Interferencia y superposición: interferencia constructiva y destructiva y la amplitud resultante 2A cos(phi/2). Ondas estacionarias y resonancia: nodos y antinodos, la función de onda estacionaria y = 2A sin(kx) cos(omega t), las longitudes de onda permitidas lambda_n = 2L/n y las frecuencias de resonancia f_n = n f_1 en una cuerda fija en ambos extremos, armónicos, sobretonos, modos normales y resonancia.
- Sonido (Física)Tarjetas de repaso sobre el sonido como una perturbación longitudinal de la materia que se propaga hacia afuera a través de un medio. Compresiones y rarefacciones, las variaciones sinusoidales de presión y desplazamiento y su desfase de un cuarto de ciclo, y la relación de velocidad de la onda v = omega/k = lambda*f. La velocidad del sonido: unos 331 m/s en aire seco a 0 C, 343 m/s a 20 C, su dependencia de la temperatura absoluta v = 331*sqrt(T/273 K), y las formas v = sqrt(Y/rho) en una barra sólida y v = sqrt(gamma R T/M) en un gas ideal. La intensidad del sonido I = P/A, la caída con el inverso del cuadrado, la relación de amplitud de presión, el umbral de audición 10^-12 W/m^2, y la escala de decibelios beta = 10 log10(I/I0). Ondas sonoras estacionarias y modos normales: nodos y antinodos, tubos abiertos por ambos extremos (todos los armónicos, lambda_1 = 2L) frente a cerrados por un extremo (solo los armónicos impares, lambda_1 = 4L), fundamentales, sobretonos y armónicos. Fuentes de sonido musical y timbre, la corrección de extremo, los batidos y la frecuencia de batido |f1 - f2|, el efecto Doppler para una fuente en movimiento y un observador en movimiento, y las ondas de choque, el número de Mach, el estampido sónico, y el semiángulo del cono de choque sin(theta) = 1/M.
- Temperatura y calor (Física)Tarjetas de repaso sobre la temperatura, el calor y la transferencia de calor. La temperatura como lo que mide un termómetro y como medida de la energía cinética de traslación media, el equilibrio térmico y la ley cero de la termodinámica. Las escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin, sus puntos fijos, las fórmulas de conversión y el cero absoluto (0 K = -273.15 C). La dilatación térmica: lineal (delta L = alpha L delta T), superficial (delta A = 2 alpha A delta T) y volumétrica (delta V = beta V delta T con beta = 3 alpha), la tensión térmica y el máximo de densidad del agua cerca de 4 C. El calor, la caloría y el equivalente mecánico del calor (1 kcal = 4186 J), el calor específico y Q = mc delta T, y la calorimetría (Q_cold + Q_hot = 0). Los cambios de fase: fusión, vaporización y sublimación, la dependencia de la presión de los puntos de fusión y ebullición, los calores latentes de fusión y vaporización (agua 334 kJ/kg y 2256 kJ/kg), los diagramas de fase, el punto triple y el punto crítico. Los tres mecanismos de transferencia de calor: la conducción (P = kA(T_h - T_c)/d y el factor R), la convección (forzada y natural) y la radiación mediante la ley de Stefan-Boltzmann P = sigma A e T^4.
- La teoría cinética de los gases (Física)Tarjetas de repaso sobre la teoría cinética de los gases. La ley de los gases ideales en forma molecular (pV = N k_B T) y molar (pV = nRT), la constante de Boltzmann, el número de Avogadro, la constante universal de los gases R = N_A k_B, los moles y la masa molar, y las leyes empíricas de Boyle, Charles y Amontons. Las condiciones normales de temperatura y presión, el volumen molar de 22,4 L y la ecuación de van der Waals para los gases reales. El modelo molecular: las hipótesis de la teoría cinética, la presión debida a las colisiones con las paredes (pV = (1/3) N m (v^2)avg), la energía cinética de traslación media K_avg = (3/2) k_B T, la velocidad cuadrática media v_rms = sqrt(3 k_B T / m) = sqrt(3 R T / M), la energía interna de un gas monoatómico (3/2) nRT, la ley de las presiones parciales de Dalton, y el recorrido libre medio y el tiempo libre medio. La capacidad calorífica y la equipartición: C_V a volumen constante, los grados de libertad, el teorema de equipartición, C_V = (d/2) R para gases monoatómicos (3/2 R), diatómicos (5/2 R) y poliatómicos (3R), la ley de Dulong-Petit para los sólidos (3R), y los grados de libertad activados por la temperatura. La distribución de velocidades moleculares de Maxwell-Boltzmann, las velocidades más probable, media y cuadrática media y su orden (v_p < v_avg < v_rms), y cómo se desplaza la distribución con la temperatura y la masa molecular.
- La primera ley de la termodinámica (Física)Tarjetas de repaso sobre la primera ley de la termodinámica. Sistemas termodinámicos: sistema, frontera y entorno; sistemas abiertos, cerrados y aislados; equilibrio térmico y ley cero; ecuaciones de estado f(p, V, T) = 0 y pV - nRT = 0; variables extensivas frente a intensivas; y diagramas pV. Trabajo, calor y energía interna: dW = p dV, W como la integral de p dV y el área bajo una curva pV, el signo del trabajo en la expansión y la compresión, la dependencia del trabajo respecto de la trayectoria, y el trabajo en los procesos isotérmico (nRT ln(V2/V1)), isobárico (p(V2 - V1)) e isocórico (nulo); la energía interna como energía molecular total, E_int = (3/2) nRT para un gas ideal monoatómico, y el proceso cuasiestático. La primera ley en sí: Delta E_int = Q - W, los convenios de signos para Q y W, la forma diferencial dE_int = dQ - dW, la energía interna como función de estado independiente de la trayectoria, y los casos isotérmico, cíclico y de sistema aislado. Procesos termodinámicos: isotérmico, adiabático, isobárico, isocórico, cíclico y no cuasiestático, con Q = W para un ciclo. Capacidades caloríficas de un gas ideal: C_V y C_p, Q = n C_V Delta T y Q = n C_p Delta T, dE_int = n C_V dT, la relación de Mayer C_p = C_V + R, los valores monoatómico, diatómico y poliatómico, y C_V = (d/2) R. Procesos adiabáticos: Q = 0, Delta E_int = -W, pV^gamma = constante, TV^(gamma-1) = constante, el índice adiabático gamma = C_p/C_V > 1, la pendiente adiabática más pronunciada, la expansión libre a temperatura constante, y el golpeteo del motor.
- La segunda ley de la termodinámica (Física)Tarjetas de repaso sobre la segunda ley de la termodinámica. Procesos reversibles e irreversibles: la definición de cada uno, por qué casi todos los procesos reales son irreversibles, los requisitos cuasiestático y sin disipación para la reversibilidad, la expansión libre y el flujo espontáneo de calor como procesos irreversibles, y el origen microscópico de la irreversibilidad. Máquinas térmicas: la sustancia de trabajo, los focos caliente y frío, la variación nula de energía interna a lo largo de un ciclo, el trabajo neto W = Q_h - Q_c, y el rendimiento térmico e = W/Q_h = 1 - Q_c/Q_h. Refrigeradores y bombas de calor como máquinas térmicas invertidas: Q_h = Q_c + W, los coeficientes de rendimiento K_R y K_P, y por qué un coeficiente de rendimiento puede superar 1. Enunciados de la segunda ley: los enunciados de Kelvin y de Clausius, la imposibilidad de una máquina térmica perfecta o de un refrigerador perfecto, y la equivalencia de ambos enunciados. El ciclo de Carnot: sus cuatro etapas reversibles (dos isotérmicas, dos adiabáticas), la máquina de Carnot, Q_c/Q_h = T_c/T_h, el rendimiento e = 1 - T_c/T_h, el principio de Carnot, la igualdad de rendimiento de todas las máquinas reversibles, y los coeficientes de rendimiento de Carnot. Entropía: delta-S = Q/T para una etapa isotérmica reversible, la forma integral, la entropía como función de estado, la variación neta nula de entropía en un ciclo reversible, la unidad julio por kelvin, la entropía de cambio de fase, y el enunciado entrópico según el cual la entropía total nunca disminuye. La entropía a escala microscópica: la entropía como desorden, la segunda ley estadística, delta-S = nR ln(V2/V1) para una expansión isotérmica, la tercera ley, y la aproximación al orden perfecto en el cero absoluto.
- Cargas y campos eléctricos (Física)Tarjetas de repaso sobre la carga eléctrica y el campo eléctrico. La carga eléctrica: sus dos tipos, cargas iguales se repelen y opuestas se atraen, la unidad culombio, la carga elemental e = 1,602 x 10^-19 C, la cuantización, la conservación, y los constituyentes cargados del átomo, además de qué hace que un ion sea positivo o negativo. Conductores y aislantes: los electrones de conducción y el libre flujo de carga, por qué el exceso de carga se distribuye en un conductor, por qué la carga permanece fija en un aislante, la polarización, por qué un objeto cargado atrae a uno neutro, la carga por inducción, y la conexión a tierra. La ley de Coulomb: F = k q1 q2 / r^2, sus proporcionalidades, la permitividad del vacío epsilon_0 = 8,85 x 10^-12, la constante de Coulomb k = 8,99 x 10^9, la línea de acción, la tercera ley de Newton, y la superposición. El campo eléctrico: E como fuerza por unidad de carga positiva con F = QE, la unidad newton por culombio, el campo de una carga puntual, su dirección, su independencia de la carga de prueba, y la superposición. Las distribuciones continuas de carga: las densidades de carga lineal, superficial y volumétrica, el campo por integración, y el campo uniforme sigma / (2 epsilon_0) de un plano cargado infinito. Las líneas de campo eléctrico: la tangencia, dónde comienzan y terminan, la densidad y el número de líneas, por qué nunca se cruzan, y que son solo una visualización. Los dipolos eléctricos: la definición, el momento dipolar p = q d, la unidad culombio-metro, la fuerza neta nula y el par de torsión tau = p x E en un campo uniforme, la tendencia al alineamiento, y los dipolos permanentes frente a los inducidos.
- La ley de Gauss (Física)Tarjetas de repaso sobre el flujo eléctrico y la ley de Gauss. El flujo eléctrico: qué mide, su definición como el producto escalar del campo eléctrico por un vector de área, el símbolo Phi, la unidad N*m^2/C, su naturaleza escalar, el vector de área de superficies planas y cerradas, la forma E*A*cos(theta) para un campo uniforme, cuándo el flujo es máximo o nulo, la forma de integral de superficie para un campo no uniforme, el convenio de signos saliente positivo / entrante negativo, y por qué el flujo neto a través de una superficie que no encierra carga es nulo. La ley de Gauss: el enunciado de que el flujo neto es igual a la carga encerrada dividida por epsilon_0, su forma integral, el significado de q_enc, la superficie gaussiana, que E es el campo total de todas las cargas, por qué las cargas exteriores aportan un flujo neto nulo, por qué el flujo es independiente de la forma de la superficie, la equivalencia con la ley de Coulomb, el resultado de la esfera en torno a una carga puntual, y el papel de la superposición. La aplicación de la ley de Gauss: la identificación de la simetría, la adaptación de la superficie gaussiana a ella, los casos de simetría esférica, cilíndrica y plana, y los resultados del campo para una esfera por dentro y por fuera, una línea infinita E = lambda/(2*pi*epsilon_0*r), un plano infinito E = sigma/(2*epsilon_0), placas paralelas, y un cascarón esférico. Los conductores en equilibrio electrostático: la definición, los electrones de conducción, por qué el campo interior es nulo, por qué el exceso de carga se sitúa en la superficie exterior, el campo perpendicular justo afuera E = sigma/epsilon_0, la inducción en una cavidad, la concentración de carga en las puntas, y el blindaje electrostático.
- El potencial eléctrico (Física)Tarjetas de repaso sobre la energía potencial eléctrica, el potencial eléctrico y sus aplicaciones. Energía potencial eléctrica: que la fuerza de Coulomb es conservativa e independiente de la trayectoria, el símbolo U y su unidad el julio, W = -delta U, la referencia nula en el infinito, el resultado de dos cargas U = k*q*Q/r, la constante de Coulomb y la integral de línea nula en un lazo cerrado. Potencial eléctrico y diferencia de potencial: V = U/q, el símbolo V, la independencia de la carga de prueba, el voltio como J/C, delta V = delta U/q, V_B - V_A, el voltaje, delta U = q*delta V, E = -delta V/delta s en un campo uniforme, 1 N/C = 1 V/m, y el electronvoltio. Cálculos del potencial: V = k*q/r para una carga puntual, la caída en 1/r frente a 1/r^2, la naturaleza escalar y la superposición algebraica del potencial, el dipolo eléctrico y su momento p = q*d, la forma integral para una distribución continua, y el potencial dipolar en campo lejano. Campo a partir del potencial: E = -dV/ds, la dirección de máxima pendiente, E = -grad V, las componentes en derivadas parciales, y el método escalar primero. Superficies equipotenciales y conductores: la definición y las líneas, la perpendicularidad a las líneas de campo, el trabajo nulo a lo largo de una superficie, un conductor como equipotencial, la conexión a tierra, y la concentración de carga en radios de curvatura pequeños. Aplicaciones: el generador de Van de Graaff, la xerografía y el fotoconductor, las impresoras láser y de inyección de tinta, y el precipitador electrostático.
- Capacitancia (Física)Tarjetas de repaso sobre condensadores y capacitancia. Condensadores y capacitancia: qué es un condensador y qué almacena, su construcción con dos conductores, la definición C = Q/V, el farad y su nombre, el rango práctico, la dependencia de la geometría, la razón constante Q/V, el resultado para placas paralelas C = eps0*A/d, la permitividad del vacío, el campo E = sigma/eps0, y las fórmulas de capacitancia esférica, de esfera aislada y cilíndrica. Condensadores en serie y en paralelo: la regla de la suma de recíprocos en serie, la igualdad de carga en serie, el resultado menor que la más pequeña, la suma de voltajes en serie, la regla de la suma en paralelo, la igualdad de voltaje en paralelo, el resultado mayor que la más grande, la suma de cargas en paralelo, y la reducción de redes. Energía almacenada: el almacenamiento en el campo, las tres formas de energía U = 1/2 C V^2, U = Q^2/2C, U = 1/2 Q V, la persistencia de la energía tras la desconexión, la densidad de energía u = 1/2 eps0 E^2, y el desfibrilador. Condensador con dieléctrico: qué es un dieléctrico, la constante dieléctrica kappa, kappa = 1 en el vacío y kappa > 1 en otros casos, C = kappa*C_0, las caídas de voltaje y energía a carga constante en un condensador desconectado, la rigidez dieléctrica, y el detector de vigas. Modelo molecular de un dieléctrico: moléculas polares frente a no polares, alineación y dipolos inducidos, carga superficial inducida, el campo inducido opuesto, E = E_0/kappa, y la ruptura dieléctrica.
- Corriente y resistencia (Física)Tarjetas de repaso sobre la corriente eléctrica, la resistencia y los superconductores. Corriente eléctrica: la corriente como tasa de flujo de carga, I = dQ/dt, el amperio y el origen de su nombre, la necesidad de un circuito completo, la corriente convencional, los portadores electrónicos en los metales, los portadores en las disoluciones iónicas, y la velocidad de deriva. Modelo de la conducción en los metales: el mar de electrones libres, la trayectoria en zigzag de la deriva, la velocidad de la señal frente a la velocidad de deriva, I = nqAv_d, la corriente como magnitud escalar, la densidad de corriente J como vector, J = nqv_d, E = rho J, y por qué los buenos conductores eléctricos también conducen bien el calor. Resistividad y resistencia: la resistividad rho, su inversa la conductividad, el ohmio-metro, la diferencia entre conductor, aislante y semiconductor, R = V/I, R = rho L/A, el ohmio, la dependencia con la temperatura rho = rho_0[1 + alpha(T - T_0)], y el coeficiente de temperatura alpha. Ley de Ohm: V = IR, el experimento de Ohm, su carácter empírico, los dispositivos óhmicos y no óhmicos, y el diodo. Energía y potencia eléctricas: P = IV, P = I^2 R, P = V^2/R, el vatio, el calentamiento resistivo, E = Pt, y el kilovatio-hora. Superconductores: resistencia nula por debajo de una temperatura crítica, el descubrimiento de Onnes, el mercurio, el efecto Meissner, los tipos I y II, el YBCO, la teoría BCS y los pares de Cooper, las corrientes persistentes, los imanes de resonancia magnética, los SQUIDs, y el efecto Josephson.
- Circuitos de Corriente Continua (Física)Tarjetas de repaso sobre circuitos de corriente continua. Fuerza electromotriz: emf como trabajo por unidad de carga, el símbolo epsilon, el voltio, la conversión de energía, el voltaje en bornes, la resistencia interna r, V_terminal = emf - I r, I = emf/(R + r), y las baterías ideales frente a las reales. Resistencias en serie y en paralelo: la misma corriente en serie, R_S como una suma, el voltaje de la fuente como suma de caídas de tensión, el mismo voltaje en paralelo, 1/R_P como suma de recíprocos, las corrientes de rama que suman la corriente total, y los circuitos combinados. Las reglas de Kirchhoff: los nodos, la regla de los nodos a partir de la conservación de la carga, la regla de las mallas a partir de la conservación de la energía, y las convenciones de signos para resistencias y fuentes de fem. Instrumentos de medición eléctrica: el amperímetro en serie, el voltímetro en paralelo, el galvanómetro, su conversión en amperímetro o voltímetro, y los diseños analógicos, digitales y de óhmetro. Circuitos RC: la carga y descarga de un capacitor, la constante de tiempo tau = RC, las marcas del 63,2% y del 36,8%, y un capacitor completamente cargado como circuito abierto. Cableado doméstico y seguridad: los riesgos térmicos y de descarga eléctrica, los cortocircuitos, P = I^2 R_w, los fusibles e interruptores automáticos, los conductores de fase, neutro y tierra, la puesta a tierra, y el interruptor diferencial (GFCI).
- Fuerzas y Campos Magnéticos (Física)Tarjetas de repaso sobre fuerzas y campos magnéticos. Imanes y el campo terrestre: los dos polos, atracción y repulsión, la ausencia de monopolos magnéticos, la Tierra como un imán de barra, el comportamiento de la brújula, las inversiones de campo, y los descubrimientos históricos de Oersted, Ampere, Arago y Faraday. El campo magnético: su definición a través de la fuerza sobre una carga en movimiento, F = qv x B, F = qvB sin(theta), el tesla y el gauss, la regla de la mano derecha, y las líneas de campo. Movimiento de una partícula cargada: trayectorias circulares y helicoidales, por qué la fuerza magnética no realiza trabajo, r = mv/(qB), el periodo T = 2 pi m/(qB), el paso, las botellas magnéticas, y los cinturones de Van Allen. Fuerza sobre un conductor que transporta corriente: RHR-2, F = IL x B, F = BIL sin(theta), y la fuerza neta nula sobre una espira cerrada. Fuerza y torque sobre una espira de corriente: el momento dipolar magnético mu = NIA, tau = mu x B, tau = IAB sin(theta), la energía potencial U = -mu . B, los motores eléctricos, y el conmutador. El efecto Hall: el experimento de Hall, el voltaje Hall, el equilibrio de fuerzas, la velocidad de deriva, los selectores de velocidad, y la identificación de los portadores de carga. Aplicaciones: el espectrómetro de masas y el ciclotrón.
- Fuentes de campos magnéticos (Física)Tarjetas de repaso sobre las fuentes de los campos magnéticos. La ley de Biot-Savart: el campo de un elemento de corriente, la permeabilidad del espacio libre, la regla de la mano derecha para la dirección, y el campo de un arco circular y de una espira completa. El campo magnético de un alambre recto y delgado: B = mu_0 I/(2 pi R), líneas de campo circulares concéntricas, y la regla de la mano derecha. La fuerza entre dos corrientes paralelas: atracción y repulsión, la definición histórica del amperio, y el efecto pinch. El campo magnético de una espira de corriente: el momento dipolar magnético, el campo sobre el eje, y la caída del dipolo con el cubo inverso de la distancia. La ley de Ampère: la integral de línea de B, la corriente encerrada, el lazo amperiano, cuándo usarla en lugar de la ley de Biot-Savart, y el campo dentro y fuera de un alambre grueso. Solenoides y toroides: el campo interior uniforme de un solenoide, el campo exterior nulo, y el campo del toroide. Magnetismo en la materia: momentos dipolares atómicos, paramagnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo, dominios magnéticos, histéresis, susceptibilidad y permeabilidad.
- Inducción Electromagnética (Física)Tarjetas de repaso sobre inducción electromagnética. Ley de Faraday: flujo magnético y el weber, la fem inducida como la tasa negativa de cambio del flujo, y la forma para una bobina de N vueltas. Ley de Lenz: la corriente inducida se opone al cambio de flujo, el signo negativo, la repulsión de polos iguales de un imán que se aproxima, y el fundamento basado en la conservación de la energía. Fem de movimiento: epsilon = Blv, la corriente inducida y la fuerza retardadora sobre una varilla en movimiento, y el balance entre potencia mecánica y eléctrica. Campos eléctricos inducidos: la forma de integral de línea de la ley de Faraday, el carácter no conservativo sin potencial asociado, y el campo alrededor de una trayectoria circular. Corrientes de Foucault: amortiguamiento magnético, placas ranuradas, detectores de metales, frenado por corrientes de Foucault, y cocinas de inducción. Generadores eléctricos y fem contraelectromotriz: la fem de una bobina giratoria, la fem máxima, la conversión de energía motor frente a generador, y cómo la fem contraelectromotriz determina la corriente de un motor. Aplicaciones: cabezales de lectura de discos duros, magnetorresistencia gigante, bandas magnéticas, tabletas gráficas, frenado regenerativo, y estimulación magnética transcraneal.
- Inductancia (Física)Tarjetas de repaso sobre la inductancia. Inductancia mutua: el henry, la definición M = N Phi / I, su simetría y dependencia de la geometría, y la fem inducida epsilon = -M dI/dt. Autoinductancia: Phi = LI, la fem autoinducida -L dI/dt, su polaridad según la ley de Lenz, el inductor como elemento de circuito, y la fórmula del solenoide. Energía en un campo magnético: U = (1/2) L I^2, la densidad de energía B^2/(2 mu0), y la potencia del inductor. Circuitos RL: el crecimiento y decaimiento asintótico de la corriente, la constante de tiempo L/R, la regla del 63%, y las condiciones inicial y de estado estacionario. Oscilaciones LC: omega = 1/sqrt(LC), el intercambio de energía eléctrica a magnética, las soluciones de carga y corriente y su desfase de 90 grados, y la analogía masa-resorte. Circuitos RLC en serie: oscilaciones amortiguadas, la ecuación diferencial que las gobierna, y los regímenes subamortiguado, críticamente amortiguado y sobreamortiguado.
- Circuitos de corriente alterna (Física)Tarjetas de repaso sobre circuitos de corriente alterna. Fuentes de CA: corriente continua frente a corriente alterna, las formas v = V0 sin(omega t) e i = I0 sin(omega t), la notación de valor pico frente a valor instantáneo, y los valores de la red eléctrica en EE. UU. y en Europa. Circuitos simples de CA: la resistencia en fase, la corriente adelantada del condensador y la corriente retrasada pi/2 del inductor, la reactancia capacitiva XC = 1/(omega C), la reactancia inductiva XL = omega L, su dependencia de la frecuencia, y los fasores. Circuitos RLC en serie: la impedancia Z = sqrt(R^2 + (XL - XC)^2), la ley de Ohm en CA I0 = V0/Z, el ángulo de fase, y las tensiones en cada elemento. Potencia: corriente y tensión eficaces (rms), las fórmulas de potencia media, el factor de potencia cos(phi), y por qué solo las resistencias disipan potencia. Resonancia: XL = XC, omega0 = 1/sqrt(LC), impedancia mínima, corriente y potencia máximas, y el factor de calidad. Transformadores: las relaciones de espiras de tensión y corriente, elevadores y reductores, la conservación de la potencia, y la transmisión en alta tensión.
- Ondas electromagnéticas (Física)Tarjetas de repaso sobre ondas electromagnéticas. Ecuaciones de Maxwell: la corriente de desplazamiento que completa la ley de Ampere, las cuatro leyes (Gauss, Gauss para el magnetismo, Faraday, Ampere-Maxwell), cómo los campos variables se generan mutuamente, la predicción de ondas a la velocidad de la luz y la confirmación de Hertz. Ondas planas: campos transversales perpendiculares entre sí y a la propagación, E/B = c, la ecuación de onda, c = 1/sqrt(epsilon0 mu0) y la dirección de E cross B. Energía: densidad de energía, el vector de Poynting, la intensidad y la relación de amplitud de campo E0 = c B0. Momento y presión de radiación: p = U/c, la presión en un absorbente frente a un reflector, las colas de los cometas y las velas solares. El espectro electromagnético: c = f lambda, y las bandas de radio, microondas, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
- La naturaleza de la luz (Física)Tarjetas de repaso sobre la naturaleza de la luz. La propagación de la luz: la velocidad de la luz en el vacío, su invariancia para todos los observadores, el índice de refracción n = c/v y el modelo de rayos. La ley de la reflexión: el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia, la reflexión especular frente a la difusa, los reflectores de esquina y los retrorreflectores. La refracción y la ley de Snell: la desviación hacia la normal o alejándose de ella, y los índices representativos del aire, el agua y el diamante. La reflexión interna total: el ángulo crítico theta_c = arcsin(n2/n1) y las fibras ópticas. La dispersión: la descomposición de la luz blanca en un espectro, el índice dependiente de la longitud de onda, los prismas y los arcoíris. El principio de Huygens: las ondículas, los frentes de onda, la refracción y la difracción. La polarización: la ley de Malus, los filtros polarizadores, el ángulo de Brewster, la birrefringencia, la actividad óptica y las pantallas de cristal líquido.
- Óptica Geométrica y Formación de Imágenes (Física)Tarjetas de repaso sobre óptica geométrica y formación de imágenes. Espejos planos: imágenes virtuales del mismo tamaño, derechas, ubicadas tan detrás del espejo como el objeto está enfrente, y la distinción entre imagen real e imagen virtual. Espejos esféricos: geometría cóncava y convexa, centro de curvatura, vértice, eje óptico, punto focal, f = R/2, la ecuación del espejo 1/d_o + 1/d_i = 1/f, aumento m = -d_i/d_o, y convenciones de signos. Imágenes formadas por refracción: profundidad aparente h_i = (n2/n1) h_o y la ecuación de una sola superficie esférica. Lentes delgadas: comportamiento convergente y divergente, la ecuación de la lente delgada, la ecuación del fabricante de lentes, trazado de rayos, y tipos de imágenes. El ojo: córnea y cristalino, acomodación, punto cercano y punto lejano, potencia óptica en dioptrías, y corrección de la miopía y la hipermetropía. La cámara, la lupa simple y el aumento angular, y microscopios y telescopios compuestos.
- Interferencia (Física)Tarjetas de repaso sobre la interferencia ondulatoria de la luz. El experimento de la doble rendija de Young: coherencia frente a incoherencia, interferencia constructiva y destructiva, franjas, y la evidencia histórica de la naturaleza ondulatoria de la luz. La matemática de la interferencia: diferencia de camino óptico delta-l = d sin(theta), franjas brillantes en d sin(theta) = m*lambda, franjas oscuras en d sin(theta) = (m + 1/2)*lambda, orden m, y la posición de la franja y_m = m*lambda*D/d. Interferencia de múltiples rendijas: máximos principales, los N minus 2 máximos secundarios, la amplitud del máximo secundario 1/N y la intensidad 1/N^2, y la red de difracción. Interferencia en películas delgadas: el cambio de fase de 180-degree al reflejarse en un medio de mayor índice, la longitud de onda dentro de la película lambda_n = lambda/n, y las condiciones de interferencia constructiva y destructiva en una película de jabón. El interferómetro de Michelson: el divisor de haz, la relación de desplazamiento de franjas 2*delta-d = m*lambda_0, la placa compensadora, y su uso en la medición de precisión.
- Difracción (Física)Tarjetas de repaso sobre la difracción de la luz. Difracción de una sola rendija: el máximo central brillante y los máximos secundarios más tenues, la condición de franja oscura a sin(theta) = m*lambda, y por qué una rendija más estrecha ensancha el patrón. Intensidad en la difracción de una sola rendija: la derivación mediante fasores, I = I0 (sin(beta)/beta)^2 con beta = (pi a sin(theta))/lambda, y los tenues máximos secundarios de 0.045 y 0.016. Difracción de doble rendija como un patrón de interferencia bajo una envolvente de una sola rendija, y órdenes faltantes. Redes de difracción: d sin(theta) = m*lambda, máximos principales nítidos, y espectroscopía. Aberturas circulares y resolución: el criterio de Rayleigh theta = 1.22 lambda/D, la resolución del microscopio x = 0.61 lambda/NA, y el límite de difracción. Difracción de rayos X y la ley de Bragg m*lambda = 2d sin(theta). Holografía: registro de amplitud y fase mediante la interferencia de luz láser.
- Relatividad (Física)Tarjetas de repaso sobre la relatividad especial. Los dos postulados de Einstein: las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales, y la luz viaja a la misma velocidad c en todos los sistemas de referencia inerciales, independientemente del movimiento de la fuente o del observador. Relatividad de la simultaneidad. Dilatación del tiempo Delta t = gamma * Delta tau, tiempo propio, y el factor de Lorentz gamma = 1/sqrt(1 - v^2/c^2). La paradoja de los gemelos. Contracción de la longitud L = L0*sqrt(1 - v^2/c^2) a lo largo de la dirección del movimiento. La transformación de Lorentz, el intervalo espaciotemporal invariante, y los conos de luz. Adición relativista de velocidades. El efecto Doppler relativista, el corrimiento al rojo y el corrimiento al azul. Momento relativista p = gamma*m*u. Energía relativista E = gamma*m*c^2, energía en reposo E0 = m*c^2, energía cinética K = (gamma - 1)*m*c^2, la relación energía-momento E^2 = (pc)^2 + (mc^2)^2, y la equivalencia entre masa y energía.
- Fotones y Ondas de Materia (Física)Tarjetas de repaso sobre el nacimiento de la física cuántica. La radiación del cuerpo negro, la ley de Stefan-Boltzmann P = sigma*A*T^4, la ley de desplazamiento de Wien, la catástrofe ultravioleta y la cuantización de Planck E_n = n*h*f. El efecto fotoeléctrico y la explicación fotónica de Einstein, la ecuación fotoeléctrica K_max = h*f - phi, la función de trabajo y la frecuencia de corte. El efecto Compton y el momento del fotón p = h/lambda. El modelo de Bohr del átomo de hidrógeno, la fórmula de Rydberg, el momento angular cuantizado, el radio de Bohr y los niveles de energía E_n = -13.6 eV/n^2. Las ondas de materia de De Broglie lambda = h/p y el experimento de Davisson-Germer. La dualidad onda-partícula y el principio de incertidumbre de Heisenberg Delta x * Delta p >= h-bar/2.
- Mecánica Cuántica (Física)Tarjetas de repaso sobre mecánica cuántica no relativista. La función de onda y la interpretación de Born |Psi|^2 como densidad de probabilidad, la normalización, los valores esperados, y los operadores de posición y momento. El principio de incertidumbre de Heisenberg en sus formas posición-momento y energía-tiempo. Las ecuaciones de Schrödinger dependiente e independiente del tiempo, los estados estacionarios y la separación de variables. La partícula cuántica en una caja con energías cuantizadas E_n = n^2 pi^2 h-bar^2/(2mL^2) y la energía de punto cero. El oscilador armónico cuántico con niveles equiespaciados E_n = (n + 1/2) h-bar omega. El efecto túnel cuántico a través de barreras de potencial, la probabilidad de transmisión, y aplicaciones que van desde la desintegración alfa hasta el microscopio de efecto túnel de barrido.
- Estructura Atómica (Física)Tarjetas de repaso sobre la estructura cuántica de los átomos. El átomo de hidrógeno y sus tres números cuánticos n, l, and m, la energía cuantizada E_n = -13.6 eV/n^2, el momento angular orbital L = sqrt(l(l+1)) h-bar, la cuantización espacial y la notación espectroscópica s, p, d, f. El momento dipolar magnético orbital, el magnetón de Bohr y el efecto Zeeman. El espín del electrón con s = 1/2, el experimento de Stern-Gerlach, el principio de exclusión de Pauli y la construcción de la tabla periódica. Espectros atómicos y reglas de selección, rayos X característicos y la ley de Moseley, radiación de frenado (bremsstrahlung), y la física de los láseres, incluyendo la emisión estimulada, la inversión de población y los medios de ganancia.
- Física de la materia condensada (Física)Tarjetas de repaso sobre física de la materia condensada. Enlace molecular por fuerzas iónicas, covalentes y de van der Waals, la energética de la formación de NaCl y H2, y los espectros moleculares de rotación y vibración. Enlace en sólidos cristalinos, la constante de Madelung y la energía de disociación. El modelo de electrones libres de los metales, la energía de Fermi, el factor de Fermi y la densidad de estados. La teoría de bandas, las bandas de valencia y de conducción, y las brechas de energía que distinguen a conductores, aislantes y semiconductores. Dopaje, material de tipo n y tipo p, huecos, la unión p-n, diodos y transistores. Superconductividad, el efecto Meissner, campos críticos, pares de Cooper y la teoría BCS, y los superconductores de alta temperatura.
- Física Nuclear (Física)Tarjetas de repaso sobre física nuclear. Propiedades de los núcleos: protones, neutrones, nucleones, números atómico y másico, isótopos, la unidad de masa atómica, el radio y la densidad nucleares, y la fuerza nuclear fuerte. Energía de enlace nuclear, el defecto de masa, la energía de enlace por nucleón y la estabilidad del hierro-56. Desintegración radiactiva, la ley de desintegración y la constante de desintegración, la vida media, la actividad, el becquerel y el curio, y la datación por carbono-14. Desintegración alfa, beta y gamma, con sus cambios en Z y A y su poder de penetración. Fisión nuclear, reacciones en cadena, masa crítica y el modelo de la gota líquida. Fusión nuclear, la cadena protón-protón en el Sol y la reacción deuterio-tritio. Aplicaciones médicas y efectos biológicos: tecnecio-99m, la tomografía por emisión de positrones (PET), el gray, el rad, la eficacia biológica relativa y el sievert.
- Física de partículas y cosmología (Física)Tarjetas de repaso sobre física de partículas y cosmología. Las cuatro fuerzas fundamentales, sus alcances e intensidades relativas. Fermiones y bosones; los seis quarks y sus cargas fraccionarias; hadrones, mesones y bariones; los seis leptones; los portadores de fuerza (fotón, gluones, bosones W y Z, gravitón) y el bosón de Higgs; antipartículas y aniquilación. Leyes de conservación: número bariónico, los tres números leptónicos, la extrañeza y las oscilaciones de neutrinos. Quarks: espín, carga de color, confinamiento, gluones y la evidencia de la dispersión inelástica profunda. Aceleradores de partículas (Van de Graaff, acelerador lineal, ciclotrón, sincrotrón, haces en colisión, el LHC) y detectores. El modelo estándar: teoría electrodébil, electrodinámica cuántica, cromodinámica cuántica, diagramas de Feynman, partículas virtuales y teorías de gran unificación. Cosmología: ley de Hubble, la constante de Hubble, el Big Bang como espacio en expansión, corrimiento al rojo cosmológico, la edad del universo, las épocas del universo primitivo, la nucleosíntesis primordial, el fondo cósmico de microondas, y la energía oscura y la materia oscura.