Formulario Fisica II

1 UNIVERSIDAD TECMILENIO, 2013

Nivel: Profesional Física II Formulario

Para uso en la docencia y durante los exámenes

2

UNIVERSIDAD TECMILENIO

UNIVERSIDAD TECMILENIO, 2013

Nivel: Profesional

Física II Formulario

Universidad TECMILENIO, México

Coordinación de Evaluación Institucional


Iztaccihuatl #431. Col. Las Puentes, 3er. Sector. San Nicolás de los Garza, N.L. CP 66460 MÉXICO

Sitio web: www.tecmilenio.edu.mx Universidad TECMILENIO, 2013

Elaborado por la Coordinación de Evaluaciones Institucionales

Índice

Tema 1. Movimiento periódico ...................................................................................4 Tema 2. Oscilaciones

................................................................................................. 5

Tema 3. Mecánica de fluidos ......................................................................................

5

Tema 4. Principios .....................................................................................................

7

4

Tema 5. Ondas mecánicas ..........................................................................................8 Tema 6. Superposición de ondas

................................................................................ 10

Tema 7. Sonido..........................................................................................................

10

Tema 8. Fuentes sonoras distantes .............................................................................

11

Tema 9. Temperatura ................................................................................................

12

Tema 10. Calor ..........................................................................................................13 Tema 11. Gas ideal

.................................................................................................... 14

Tema 12. Primera ley de la termodinámica ................................................................. 16 Tema 13. Naturaleza y propagación de la luz ............................................................... 17 Tema 15. Instrumentos Ópticos ..................................................................................

17


FORMULARIO Física II Módulo 1. Movimiento periódico y mecánica de fluidos

Movimiento periódico

Tema 1

Ley de Hooke k es la constante de fuerza del resorte y x representa el desplazamiento desde la posición de equilibrio. Relacion de Trabajo-Ley de Hooke

Oscilador Armónico Simple F= Fuerza U= Energia Potencial k= Constante de fuerza m= masa v= velocidad a= aceleración w= frecuencia angular t= tiempo T= Periodo f= frecuencia del oscilador


Oscilador Armónico Simple – Posicion, Velocidad y Aceleracion x= Posicion xmax= Amplitud Péndulo Simple L= Longitud del péndulo g= gravedad 9.81m/s2 Tema 2

Oscilaciones

Oscilaciones amortiguadas

es el tiempo necesario para que la amplitud del movimiento disminuya a 1/e. Tema 3

Mecánica de fluidos

Ley de viscosidad de Newton Densidad

es el esfuerzo cortante, µ es el coeficiente de viscosidad dinámico y dv/dy es la rapidez


Material

Aire (1 atm, 20ºC)

1.20

Agua

1.00 X 10

Sangre

1.06 X 10

Hierro, acero

7.08 X 10

Mercurio

13.6 X 10

Oro

19.3 X 10

Densidad relativa w= frecuencia T= Periodo F= Fuerza

Presión atmosférica Presión y profundidad

3

Densidad (Kg/m )

Presión y profundidad:

Cuando incrementamos y disminuye p.


Presión en un fluido de densidad uniforme:

Es útil ponerla en función de la profundidad:

Tema 4

Principios

Principio de pascal


La fuerza ejercida por ese objeto de masa M es el peso Mg. Así, la fuerza en el pistón más grande deberá de igualar al peso por lo que F2=Mg. La presión sobre el pistón más pequeño es p1=F1/A1 y por el principio de Pascal la presión es la misma en cualquier punto por lo que p 2=p1=F2/A2, entonces F1/A1=F2/A2. De aquí obtenemos que F1=F2 (A1/A2)=Mg (A1/A2). Principio de Arquímedes

Ecuación de Bernoulli

V= Volumen v= velocidad A= Area t= tiempo

=Aava Dt.

= Aava =

Abvb. Abvb.

Aava.


Experimento de Torricelli

Módulo 2. Ondas y Sonidos Tema 5 Longitud de onda

v= f frecuencia f longitud de onda velocidad v

Ondas mecánicas


una onda que viaja hacia la derecha, en la dirección +x

La cual se puede expresar en función del periodo y de la longitud de onda como:

Función de onda

número de onda k=2π/ frecuencia angular es =vk función de onda para una onda que viaja en dirección +x

Para una onda que viaja en dirección –x, la función de onda es:

velocidad transversal

aceleración

Ecuación de onda


B propiedad elástica del fluido velocidad de densidad del medio propagació n de la Si el medio es sólido onda longitudinal Y Modulo de Young

Material

Velocidad del sonido

Potencia instantánea

Rapidez del sonido (m/s)

Aire (20ºC)

344

Hidrógeno

1330

Agua (0ºC)

1402

Agua (20ºC)

1482

Aluminio

6420

Plomo

1960

Acero

5941


µ densidad lineal

Superposición de ondas

Tema 6

Onda Periódica

T=1/f

Superposición de ondas

y(x,t)= y1(x,t) + y2(x,t).

Ondas estacionarias

onda viajando hacia la derecha:

onda viajando hacia la izquierda:

Ambas con amplitud A y longitud de onda suma de estas dos ondas es:

Frecuencia fundamental:

Tema 7

Sonido

pero desfasadas 180°. Entonces la


onda senoidal Ondas sonoras

A es la amplitud de desplazamiento amplitud de presión B es el módulo de volumen del medio de la onda k un número de onda o constante de propagación rapidez del sonido en un gas ideal

T la temperatura en grados Kelvin R la constante de gases que es igual R=8.314 J/mol K M es la masa molar del gas

g es la razón de capacidades caloríficas

Tema 8

Fuentes sonoras distantes Superficie esferica

P = potencia del sonido Onda senoidal Intensidad por unidad de área A = Amplitud del desplazamiento Amplitud de presión


nivel de intensidad de sonido

Pulsaciones

frecuencia única promedio

La onda resultante cambia en amplitud a una frecuencia de pulsación igual a la diferencia entre las estas frecuencias:

Efecto Doppler

Donde f R es la frecuencia del receptor, f F es la frecuencia de la fuente, v la velocidad del sonido v R la velocidad del receptor y v F velocidad de la fuente. Si la fuente esta sin movimiento y el receptor en movimiento, entonces la ecuación es:

Módulo 3: Temperatura y calor Tema 9

Temperatura


centígrados a grados Kelvin:

Fahrenheit a centígrados:

Conversión de temperatura

O de centígrados a Fahrenheit: T F = TC x 1.8 + 32

ecuación básica para la dilatación de un sólido de T=Temperatura expansión α= coeficiente de expansión lineal térmica lineal L = Longitud

MATERIAL

α

Aluminio

2.4 X 10-5

Cobre

1.7 X 10 -

Vidrio

0.4-0.9 X 10-5

Cuarzo

0.04 X 10 -

Acero

1.2 X 10-

cambio en el volumen β es el coeficiente de expansión de volumen

Para un sólido en el cual el coeficiente de dilatación lineal es el mismo en todas las direcciones

MATERIAL

β


-

Aluminio

7.2 X 10

Cobre

6.0 X 10

Vidrio

1.2-2.7 X 10

Acero

3.6 X 10

Etanol

75 X 10

Glicerina

49 X 10

Mercurio

18 X 10

-5

-

-

-

-

-

Tema 10

Calor

Conversiones

Calor Especifico

Donde Q es el calor agregado, m es la masa, c es el calor específico y ΔT la diferencia de temperatura Calor especifico del agua


Capacidad calorífica molar Sustancia

Calor específico (c)

Capacidad calorífica M molar (C)

Aluminio

910

0.0270

24.6

Cobre

390

0.0635

24.8

Etanol

2428

0.0461

111.9

Hielo

2100

0.0180

37.8

Hierro

470

0.0559

26.3

Mármol

879

0.100

87.9

Mercurio

138

0.201

27.7

Sal

879

0.0585

51.4

Agua

4190

0.0180

75.4

M es la Masa molar

Calor total M es la masa del material que cambia de fase transferido en L es el calor latente cambio de fase Sustancia Hidrógeno

Calor de Punto de Fusión Punto de Calor de Fusión Ebullición Vaporización 14

58.6

20.3

452

Oxígeno

54.8

13.8

90.2

213

Mercurio

234

11.3

630

296

Agua

273

333

373

2256


Plomo

601

24.7

2013

858

Plata

1235

105

2485

2336

Perdida de calor Transferencia de Calor Calor ganado

m masa del material que perderá calor

Tm temperatura inicial del material que perderá calor M masa del material que ganara calor

TM temperatura inicial del material que ganara calor T temperatura en equilibrio

Tema 11

Gas ideal

Ecuación de gas ideal

p presión V volumen n numero de moles R constante de gases ideales = 8.3145 J/mol K

Si la masa permanece constante, nR es constante y pV/T es constante tal que:


Ecuación de van der Waals Aquí las constantes a y b son valores obtenidos de manera empírica y difiere para cada gas; el volumen total de moléculas es representado por nb y volumen libre que tienen para moverse en V-nb

Energía cinética traslacionalTemperatur a

= rapidez eficaz

Tiempo libre medio

V=volumen v= velocidad r= radio N= moleculas

Camino libre medio


Ecuacion de estado para un gas ideal p presión V volumen T temperatura n número de moles

Tema 12

Ley de BoyleMariotte:

Si n y T son las variables de estado que permanecen constantes

Ley de Charles

Si se tienen constantes a n y p, es decir, se tiene un proceso isobárico

Ley de GayLussac

Si se tiene un proceso isocórico, con n y V constantes

Ley de Avogadro

Si tenemos un proceso tanto isobárico e isotérmico (p y T constantes),

Primera ley de la termodinámica


Trabajo realizado en un cambio de volumen

Si la presión es constante

Vi Volumen inicial Vf Volumen final

Primera Ley de la termodinámica ΔE el cambio de energía interna

Proceso adiabático Q=0

Proceso isocórico, volumen constante Proceso isobárico, presión constante

Proceso isotérmico, ΔE = 0

Q=W Módulo 4: Óptica Tema 13

Naturaleza y propagación de la luz


Energía de fotón de luz Donde u es la frecuencia de la onda electromagnética y h la constante de Planck

Planck es h = 6.626 X 10-34 J/Hz Velocidad de luz

Velocidad de propagación Donde n es el índice de refracción del medio (que es adimensional) y c la velocidad de la luz.

Tabla de índices de refracción: Medio

N

Aire

1

Agua

1.333

Alcohol

1.354

Diamante

2.427

Vidrio

1.515

Sal

1.544

Tema 15

Instrumentos Ópticos


Magnificación en un telescopio

fob es la distancia focal del objetivo y foc es la distancia focal del ocular.

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