FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica Movimiento periódico Frecuencia de oscilación: Tema 1 Movimiento armónico simple (M.A.S) Sistema masaresorte Frecuencia angular Ley de Hooke F= -kX Segunda ley de Newton F = ma , por lo tanto ma = -kX X (m) es la distancia que se estira el resorte K (N/m) es la constante elástica del resorte m= masa a= aceleración A = amplitud Φ = constante de fase W = frecuencia angular v = velocidad Tema 2 Péndulo simple Péndulos F = ma , por lo tanto ma = -mg senθ Relación entre aceleración lineal y angular y Posición angular con respecto al tiempo Frecuencia angular Función de velocidad angular Página 1 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica función de aceleración valores máximos de la velocidad angular y la aceleración angular: F = fuerza m = masa a = aceleración g = gravedad R = radio Φ = constante de fase Fuerza Péndulo físico Torca Aceleración angular Posición angular con respecto al tiempo: Frecuencia angular F = fuerza m = masa a = aceleración g = gravedad T= torca I = inercia = amplitud angular d= distancia del eje de rotación Página 2 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica Torca Péndulo de torsión Segunda ley de Newton para la dinámica rotacional Aceleración angular Posición angular con respecto al tiempo: Frecuencia angular función de velocidad angular ω función de aceleración α valores máximos de la velocidad angular y la aceleración angulares: K = constante de torsión θ = desplazamiento angular m = masa a = aceleración angular g = gravedad T= torca I = inercia = amplitud angular d= distancia del eje de rotación Φ es la constante de fase Página 3 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica Ondas mecánicas Tema 3 Posición de la perturbación (onda) Ondas en una cuerda Velocidad de la onda Frecuencia angular Frecuencia de oscilación Número de onda 𝑘= 2𝜋 𝜆 Velocidad transversal de la onda A= amplitud m= masa L= longitud Te= tensión w= frecuencia angular f= frecuencia de oscilación k= número de onda Vy= velocidad transversal de la onda Superposición de ondas Tema 4 Ecuación de la onda resultante Interferencia constructiva y destructiva la ecuación de la onda resultante es: Onda estacionaria Página 4 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica Sonido Tema 5 Intensidad Nivel de sonido I0 = 1 x 10 -12 es conocido como la intensidad umbral I0 = 1 x 10 -12 W/m2 es conocido como la intensidad umbral Frecuencias de resonancia en función del modo de vibración n es el modo de vibración v es la velocidad de propagación de las ondas m es el modo de vibración para valores impares v es la velocidad de propagación de las ondas L es la longitud del tubo “cerrado”. Efecto Doppler En donde f´ es la frecuencia que escucha el observador. f es la frecuencia que emite la fuente v es la velocidad del sonido. vo es la velocidad del observador. vF es la velocidad de la fuente. Los signos dependen si el movimiento relativo es de acercamiento o alejamiento, que se puede analizar mediante los siguientes casos: Fuente y observador acercándose, en este caso los signos son: Fuente y observador alejándose, en este caso los signos son: Fuente persigue al observador, en este caso los signos son: Observador persigue a la fuente, en este caso los signos son: Página 5 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica Mecánica de fluidos Tema 6 Presión F= fuerza A= área Presión manométrica Presión atmosférica Prensa hidráulica Principio de Arquímedes Ecuación de Bernoulli Temperatura Tema 7 Para convertir de Celsius a Fahrenheit, se emplea esta ecuación: Conversiones Para convertir de Fahrenheit a Celsius, la ecuación resulta: Para convertir de Kelvin a Celsius, la ecuación resulta: Para convertir de Celsius a Kelvin, la ecuación resulta: Expansión lineal ΔL = cambio de longitud ΔT = cambio de temperatura α = coeficiente de expansión lineal L0 = longitud inicial T = temperatura inicial A= amplitud m= masa L= longitud Expansión superficial Página 6 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica A0= área inicial T0= temperatura inicial ΔT = cambio de temperatura ΔA = cambio en área Expansión volumétrica en sólidos: Expansión térmica volumétrica Expansión volumétrica en líquidos: V0= volumen inicial T0= temperatura inicial ΔT = cambio de temperatura ΔV = cambio de volumen α = coeficiente de expansión lineal Calor Tema 8 Ecuación de calor en cambio de temperatura En donde Q es el calor, m la masa de la sustancia, ΔT el cambio de temperatura, c es el calor específico de la sustancia. Ecuación de calor en cambio de fase En donde Q es el calor, m la masa de la sustancia, L es el calor latente Sustancia Calor específico cal/gr °C Calor latente Calor en cal/gr Hielo 0.5 fusión 80 Agua 1 Vapor de agua 0.48 vaporización 540 Propiedades térmicas de la materia Tema 9 Flujo de calor 1 BTU = 1054 joules A = área ΔT = cambio de temperatura K = conductividad térmica Página 7 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica L = espesor Ecuación de calor en cambio de fase En donde Q es el calor, m la masa de la sustancia, L es el calor latente Primera Ley de la termodinámica W = F(ΔX), en donde ΔX es el desplazamiento del pistón Si la fuerza es variable y producida por la presión del gas Tema 10 Trabajo dV es el diferencial de volumen, asociado al cambio de volumen del gas desde un volumen inicial VO hasta un volumen final Vf. Cuando la presión permanece constante: Variables de estado Transferencia de energía térmica en gases P es la presión (Pascales) T la temperatura (Kelvin) V el volumen (m3) n es el número de moles del gas en cuestión R es la constante general de los gases ideales n es el número de moles c es el calor específico, para el caso de un gas monoatómico: Primera Ley de la termodinámica En donde Q es el calor transferido o extraído del gas. W es el trabajo mecánico realizado por los pistones. ΔU es el cambio de la energía interna del gas. Página 8 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica Eficiencia térmica Procesos termodinámicos Tema 11 Q=0 Proceso Adiabático n es el número de moles CV es el calor específico molar a volumen constante TO y TF son las temperaturas inicial y final R es la constante de los gases ideales PO y VO son la presión y volumen iniciales y PF , VF son la presión y volumen finales. γ es el parámetro termodinámico llamado constante adiabática Q= W + ΔU, en donde Q, W, ΔU, son diferentes de cero Proceso Lineal Proceso isotérmico Proceso isovolumétrico o Isocórico Q= ΔU = nCV (TF-TO ) n es el número de moles CV es el calor específico molar a volumen constante TO y TF son las temperaturas inicial y final Trabajo: Proceso Isobárico VO y VF son los volúmenes inicial y final Calor: Página 9 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica Q= nCP (TF - TO ) n es el número de moles CP es el calor específico molar a volumen constante TO y TF son las temperaturas inicial y final Eficiencia termodinámica Máquinas térmicas Tema 12 Ciclo de Carnot Eficiencia = Ciclo de Otto Eficiencia: Segunda ley de la termodinámica Eficiencia: 𝑇1−𝑇2 𝑇1 Naturaleza y propagación de la luz Tema 13 Ley de reflexión θINCIDENCIA = θREFLEJADO n1 sen(θ1 )= n2 sen(θ2 ) Ley de Snell n1 y n2 son los índices de refracción de los medios incidentes y refractados θ1 y θ2 se refieren a los ángulos de los rayos incidente y refractado Página 10 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional FORMULARIO Física II: fluidos calor y óptica Óptica geométrica En lentes convergentes Tema 14 Potencia óptica en dioptrías En lentes divergentes f es la distancia focal Formula del fabricante de lentes f es la distancia focal a determinar n es el índice de refracción del material de la lente (puede ser vidrio o plástico) R1 y R2 son los radios de curvatura de las superficies de la lente de los lados izquierdo y derecho Formación de imágenes Tema 15 Formula de Gauss do y di son las distancias de la lente, hacia al objeto, como a la imagen, respectivamente. f es la distancia focal de la lente. Amplificación o aumento lateral ho es la altura del objeto hi es la altura de la imagen Distancia focal Formación de imágenes con espejos R = radio de la curvatura del espejo Página 11 de 11 Coordinación de Evaluación Institucional
