Download física 2º bachillerato
Document related concepts
Transcript
FÍSICA 2º BACHILLERATO INTERACCIÓN GRAVITATORIA 2.1 Ley de la Gravitación Universal. Consecuencias Enunciar la ley de gravitación indicando su expresión matemática Explicar cada uno de sus términos Consecuencias 2.2 4 3 3 Concepto de campo. Campo conservativo. Definición de campo como función matemática Tipos ce campos (escalares, vectoriales) Definición de campo (de fuerza) conservativo Campo escalar (de energía) asociado al campo conservativo anterior Representación gráfica de los campos 2.3 El campo gravitatorio creado por una o varias partículas. Líneas de fuerza. Definición de campo gravitatorio, expresión matemática 3 Intensidad del campo gravitatorio creado por una partícula; Explicar 2 cada uno de sus términos Superposición de campos 2 Representación del campo gravitatorio. Hacer dibujos 3 2.4 Energía potencial gravitatoria. Potencial gravitatorio. (Se plantea el problema de determinar el trabajo realizado por las fuerzas gravitatorias, sin demostración, para introducir el concepto de energía potencial. Para establecer que el campo gravitatorio es conservativo usar su condición de central) Deducir la energía potencial gravitatoria a partir del campo de fuerzas Elección del origen de energía potencial Definir potencial gravitatorio. Deducir su relación con el trabajo del campo Superficies equipotenciales 2.5 Campo gravitatorio terrestre. Energía proximidades de la superficie terrestre. potencial en Definir el campo (intensidad) gravitatorio explicando cada uno de sus 5 términos. Valor de go. Deducir de la forma general de la energía potencial el valor en las 5 proximidades de la superficie (mgh) las 2.6 Estudio del movimiento de estrellas, planetas y satélites y de la velocidad de escape. Deducción de la velocidad y la energía en una órbita circular. Deducción de la velocidad de escape Tipos de órbitas según el valor (>0 o <0) de la energía. Tipos de satélites (LEO, MEO y GEO) Calcular la velocidad y energía de lanzamiento Movimiento de planetas y estrellas. Materia oscura 2.7 Viajes a través del espacio. El problema de los tres cuerpos. Caos determinista. Puntos de Lagrange. Utilidad. PROBLEMAS: Consecuencias de la ley de G.U.: determinación de la masa de cuerpos celestes, intensidad del campo en planetas. Determinación de la intensidad del campo creado por varias masas Determinación del potencial creado por una distribución de masas Variación de la intensidad del campo gravitatorio con la altura Aplicación de consideraciones energéticas: velocidad de escape, altura alcanzada por proyectiles, caída de meteoritos, lanzamiento de satélites. Movimiento de satélites; satélites geoestacionarios. Tiempo estimado: 20 horas 3 ONDAS Movimiento ondulatorio 3.1 Concepto y tipos de ondas. Función de onda. Definición de onda 3 Función general de onda ( f=f(xvt) ) 3 Tipos de ondas (según el tipo de clasificación: longitudinales, 4 transversales; mecánicas, electromagnéticas; planas, circulares, esféricas, etc.). Ejemplos. 3.2 Ondas armónicas. Magnitudes fundamentales. Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales. Deducir la expresión general de la ecuación Ver la Doble periodicidad. Explicar cada uno de sus términos e indicar las unidades Expresión de la ecuación en formas distintas 3.3 4 2 2 2 Energía transmitida por las ondas armónicas. (Recurrir al caso cuerdas para generalizar después) Deducir la energía mecánica (en función de la amplitud y de la 4 frecuencia) Definir Intensidad. Unidades 2 Atenuación. Relación entre intensidad, amplitud y distancia 4 3.4 Superposición e interferencia de ondas armónicas. Definición Deducción de la ecuación general (para igual A y ) Deducción de las condiciones de máximo y mínimo 3.5 2 4 4 Principio de Huygens. Leyes de la reflexión y refracción de ondas. Difracción. (Estudio cualitativo. La utilización de las TIC facilita la visualización de estas propiedades) Enunciar el P. de Huygens. Propagación. Dibujos Explicar la reflexión aplicando el P. de Huygens. Enunciar sus leyes. Dibujo Explicar la refracción aplicando el P. de Huygens. Enunciar sus leyes. Dibujo Explicar la interferencia y la difracción aplicando el P. de Huygens 2,5 2,5 2,5 2,5 3.6 El sonido. Nivel de intensidad sonora. El sonido. Velocidad del sonido en distintos medios Intensidad sonora. Definición y unidades Relación entre I y B Umbral de audición y umbral de dolor. Contaminación acústica Efecto Doppler Aplicaciones de las ondas sonoras. PROBLEMAS: Obtención de la amplitud, frecuencia, longitud de onda, velocidad de la onda, fase, velocidad de las partículas, etc. A partir de la ecuación de la onda armónica. Deducir la ecuación de la onda armónica unidimensional a partir de las magnitudes que caracterizan el movimiento ondulatorio. Calcular la intensidad de ondas en función de la distancia. Comprobar la condición de interferencia constructiva y destructiva para el caso de dos ondas coherentes. Nivel de intensidad sonora (dB) Tiempo estimado: 18 horas 4 OPTICA 4.1 Propagación en medios materiales: índice de refracción (Aproximación de rayos en óptica geométrica. Demostrar la propagación rectilínea de la luz) Propagación en distintos medios. Velocidad de propagación. Definición del índice de refracción Aproximación al rayo (sombra, penumbra) 4.2 Reflexión de la luz (Mencionar también la difusa para luego comprender la visión de objetos) Reflexión especular y difusa Enunciar las leyes de la reflexión 4.4 3 4 3 4 6 Imágenes obtenidas por reflexión: espejos planos Espejos planos, relación entre objeto e imagen. Dibujo 4.5 Refracción de la luz. Reflexión total. Fibras ópticas. Estudio experimental de las leyes de Snell de la refracción. Explicar la refracción Enunciar sus leyes Explicar la reflexión total y calcular el ángulo límite Explicar la fibra óptica y enumerar algunas aplicaciones 4.6 2.5 2.5 2.5 2.5 Imágenes obtenidas por refracción: lentes delgadas (¿Cómo construir la imagen? Criterio de signos. Ecuación general. Aumento. Potencia) Convenio de signos y aproximación paraxial Ecuación general de las lentes. Hacer los dibujos Focales, potencia, aumento. Tipos de lentes Construcción de imágenes 4.7 Defectos de la vista. Corrección. El ojo. Explicar la acomodación del ojo 2.5 Definir y ver la corrección de: miopía, presbicia, hipermetropía y 5 astigmatismo. Hacer dibujos para miopía y presbicia/hipermetropía 2.5 4.8 Otros instrumentos ópticos: la lupa, el microscopio, telescopio y cámara fotográfica (Breve descripción, como verificación de las ideas de la óptica geométrica) Indicar Indicar Indicar Indicar rayos que es la lupa. Hacer dibujo de la marcha de rayos que es el telescopio. Hacer dibujo de la marcha de rayos que es el microscopio. Hacer dibujo de la marcha de rayos que es la cámara fotográfica. Hacer dibujo de la marcha de 4.9 Dispersión. El espectro visible. El prisma óptico. Explicar la dispersión Comentar el espectro visible Explicar la desviación de un rayo de luz por el prisma. Dibujo El color de los cuerpos 4.10 2,5 2,5 2,5 2,5 Difracción e interferencias (Estudio cualitativo y experimental que ayude a comprender cómo se pudo dar un final provisional al debate onda-partícula. Observación de la descomposición de la luz en redes de difracción) Explicar la difracción (por medio de Huygens) y su relación con Indicar que son las interferencias y la posición de máximos y mínimos en la experiencia de Young. Comentar el significado del experimento de Young para decantarnos por la luz como onda 4.11 Polarización. (Estudio cualitativo. Realizar experiencias sencillas con objetos cotidianos) Indicar en qué consiste la polarización Ver que solamente es válido para las transversales Comentar sobre los polarizadores y enunciar algún ejemplo PROBLEMAS: Cálculos que permitan determinar la posición y el tamaño de imágenes formadas en espejos planos y lentes delgadas. Explicar las características de las imágenes a partir de resultados numéricos y construcciones gráficas Leyes de la reflexión y de la refracción. Tiempo estimado: 18 horas 5. INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA Interacción eléctrica 5.1 Concepto de carga eléctrica. Ley de Coulomb Describir algún fenómeno de electrización 2 Propiedades de la carga: cuantificación y conservación. Unidad de 2 carga Enunciar la ley. (indicación de cargas puntuales) 3 Explicar cada uno de sus términos. Permitividad 3 5.2 Campo eléctrico creado por una o varias cargas puntuales. Líneas de fuerza. Explicación del campo eléctrico. Explicar cada uno de los términos que 3 aparecen Principio de superposición 3 Definición de líneas y representar el campo creado por una carga 4 5.3 Estudio energético de la interacción eléctrica: Energía potencial eléctrica, potencial eléctrico y diferencia de potencial. Superficies equipotenciales. Expresión de la energía potencial eléctrica. Elección del origen. Dibujo Definición de potencial eléctrico. Unidades. Potencial de un sistema de cargas Relación entre trabajo del campo y variación de potencial Definición de superficies equipotenciales, relación con las líneas de campo. Dibujo (para una única carga). Trabajo en una superficie equipotencial 5.4 Relación entre el campo y el potencial. Descripción de la relación matemática que partiendo del campo llegamos a la de potencial Descripción de la relación matemática que partiendo del potencial llegamos a la de campo. Vector gradiente Vector gradiente: comentar la dirección de máxima variación Relación entre el campo y potencial en un campo eléctrico uniforme 5.5 Movimiento de cargas puntuales en campos eléctricos. Explicar el movimiento de una carga puntual q en el campo eléctrico creado por otras cargas puntuales. ¿Cálculo de velocidades? Aplicar la 2ª ley de Newton a una carga puntual que se mueve en la dirección de un campo eléctrico uniforme. Dibujo Lo mismo si lo hace en dirección perpendicular. Calcular la ecuación de la trayectoria. Dibujo 3 2 2,5 2,5 5.6 Teorema de Gauss. Campo eléctrico creado por un elemento continuo: esfera, hilo, placa. Definición del flujo eléctrico y expresión matemática Cálculo del flujo a través de una superficie esférica en cuyo centro hay una carga eléctrica puntual. Generalización del resultado a una superficie cerrada cualquiera. Principio de superposición Aplicación del teorema de Gauss a una esfera, un hilo conductor y una placa plana uniformemente cargados. 5.7 Propiedades eléctricas de la materia: conductores y dieléctricos; permitividad. (Estudio cualitativo). Definición de conductor en equilibrio; cargas en la superficie externa, E nulo en el interior, cargas en las puntas, superficie equipotencial del conductor Jaula de Faraday Definir la capacidad de un conductor. Dieléctricos: Definir dipolo, orientación en campos eléctricos. Polarización de la materia: para átomos y moléculas. Comportamiento de un dieléctrico en el interior de un campo eléctrico: campo inducido y campo total. 5.8 Analogías y diferencias con el campo gravitatorio. Analogías: centrales, conservativos, definición de campo escalar 5 energías, líneas de campo abiertas y perpendiculares a las superficies equipotenciales, (para cargas puntuales: el campo decrece con 1/r 2), etc. Diferencias: cargas + y –; fuentes y sumideros; atracción y repulsión; 5 en mov. creación campo magnético; apantallamiento campo eléctrico, etc PROBLEMAS: Campo creado por una distribución de cargas puntuales. Fuerza sobre una carga puntual. Cálculo del potencial Relación entre el campo y el potencial en un campo eléctrico constante. Uso del carácter conservativo del campo (trabajo, teorema de conservación) Situaciones en las que aparezcan también fuerzas mecánicas (ej. péndulos electroestáticos) Trayectoria y movimiento de partículas cargadas en campos uniformes tangentes o perpendiculares a su movimiento. Interacción magnética 5.9 Fenomenología magnética básica: imanes, experiencia de Oersted. Imanes naturales; Brújula, polos magnéticos y polos de la Tierra Descripción de la experiencia de Oersted 5.10 Campo magnético. Fuerza magnética sobre una carga en movimiento: Fuerza de Lorentz. Vector campo B. Campo magnético (creación por carga en movimiento). Inducción magnética Representación por líneas de campo. Dibujo, diferencias con las líneas ce campo eléctrica Enunciar la fuerza magnética sobre una carga. Explicar cada uno de sus términos. Dibujo Unidades 5.11 6 4 3 2 4 1 Movimiento de partículas cargadas en campos magnéticos uniformes. (Alusión a sus aplicaciones técnicas y científicas) Carga moviéndose perpendicularmente al campo. Cálculo del radio y 5 período de la órbita Carga moviéndose con un cierto ángulo respecto al campo 2 Explicación del ciclotrón y espectrómetro. 3 5.12 Fuerza magnética sobre una corriente eléctrica Explicar el movimiento de las cargas dentro del conductor 1 Deducción de la fórmula planteando el conductor perpendicular al 7 campo Dibujar los vectores B, v y F 2 5.13 Campo magnético creado por una corriente eléctrica Ley de Ampére Explicar de qué factores depende B para un conductor rectilíneo infinito. Permeabilidad magnética Dibujo de las líneas de campo 5.14 Campo magnético en el interior de una espira circular y de un solenoide Expresión. Unidades Hacer dibujos y ver el sentido del campo según el de la corriente Generalizar al solenoide 5.15 Interacciones entre corrientes rectilíneas paralelas. Definición de amperio. Deducción de la fuerza entre corrientes paralelas. Fuerza por unidad 5 de longitud Dibujo de las fuerzas y campos para dos corrientes paralelas 2,5 Definición de amperio 2,5 5.16 Analogías y magnético. diferencias entre los campos eléctrico y ANALOGÍAS: dos tipos, fuerzas atractivas/repulsivas, fuerzas sobre 3 carga eléctrica, existencia de dipolos, (dependientes de la distancia) DIFERENCIAS: conservativo, energía potencial, separación de 7 cargas/polos, líneas de campo, central, fuerza sobre cargas en reposo, sentido de la fuerza, unidad carga PROBLEMAS: Movimiento de partículas cargadas en campos magnéticos uniformes perpendiculares a la trayectoria o en combinación con campos eléctricos. Radio de la circunferencia. Frecuencia de un ciclotrón Campos creados por una corriente, una espira,…. Fuerza entre campos, cargas y conductores para aplicación inmediata de expresiones. Campos magnéticos creados por uno o dos conductores rectilíneos muy largos y en el interior de solenoides. Inducción electromagnética 5.17 Experiencias de Faraday y de Henry. Describir algunas experiencias de Faraday (movimiento de un imán en 4 un circuito, abrir/cerrar un circuito próximo a otro) Describir como cambia la intensidad de la corriente y el sentido según 4 se acerca/aleja el imán o se abra/cierra el circuito Hacer algún dibujo 2 5.18 Flujo magnético. Leyes de Faraday y Lenz (Demostración mediante aplicaciones virtuales interactivas) Definición de flujo. Expresión matemática. Dibujo Enunciar las leyes de Faraday y Lenz. 5.19 4 6 Generación de corrientes alternas (Evolucionar mediante la idea de inducción hasta un alternador y deducir la expresión de la f.e.m. inducida) Descripción de alternador. Dibujo 3 Deducción de la f.e.m. Gráfica 4 Intensidad en un circuito con R. Gráfica. Definición de los valores 3 eficaces de la f.e.m. e intensidad. ¿Potencia? 5.20 Campo electromagnético. Ondas electromagnéticas. (Comprensión cualitativa de la síntesis de Maxwell. Unificación de los temas de la luz y el electromagnetismo). Concepto de campo electromagnético. Onda electromagnética. Dibujo. Velocidad de propagación; coincidencia con la velocidad de la luz. Unificación o.e.m y luz (todo cualitativamente) 5.21 Ondas electromagnéticas Definición. Dibujo. Propiedades: velocidad, longitud de onda, frecuencia, energía. Espectro electromagnético (clasificación según su frecuencia). Aplicaciones (enumerar alguna para cada tipo), posibles efectos sobre los seres vivos. 2.5 2.5 2.5 2.5 PROBLEMAS: Cálculo de la f.e.m. inducida, obteniendo la expresión del flujo magnético que atraviesa una espira, bobina o circuito de Henry. Relación e i en circuitos con sólo resistencia óhmica Tiempo estimado: 31 horas 6 INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA RELATIVISTA, CUÁNTICA Y NUCLEAR Relatividad 6.1 La relatividad en la mecánica clásica Sistemas de referencia inerciales y no inerciales Transformaciones de Galileo Limitaciones de la física clásica El experimento de Michelson-Morley (Dada su complejidad será suficiente dar a conocer su resultado) 6.2 Fundamentos de la teoría de la relatividad especial Postulados de Einstein Transformaciones de Lorentz Algunas implicaciones de la física relativista. longitud, dilatación del tiempo. 6.3 Contracción de la Masa y energía relativistas (Puede recurrirse a la idea de velocidad límite y al relato de la experiencia de Bertozzi) Masa relativista Energía relativista Principio de conservación de la masa y la energía PROBLEMAS Calculo de la dilatación del tiempo, la contracción de la longitud aplicando las transformaciones de Lorentz. Expresar la relación entre la masa en reposo de un cuerpo y su velocidad con la energía del mismo a partir de la masa relativista. Física cuántica 6.4 Radiación del cuerpo negro. Cuantización de la energía. Ración térmica del cuerpo negro. Catástrofe del ultravioleta. Hipótesis de Plank. Efecto de la radiación sobre los seres vivos. 6.5 Efecto fotoeléctrico. Cuantización de la radiación. Describir el efecto fotoeléctrico. Interpretación clásica. Interpretación de Einstein. Ecuación. 6.6 Espectros atómicos. Espectros de emisión y de absorción. El átomo de Bohr 6.7 Mecánica cuántica. Dualidad onda-corpúsculo. Hipótesis de De Broglie. Principio de indeterminación de Heisemberg Mecánica ondulatoria. El láser. Funcionamiento y aplicaciones. PROBLEMAS Relación entre la frecuencia, la longitud de onda. Energía de un fotón. Trabajo de extracción y la energía cinética de los fotoelectrones, potencial de frenado. Tiempo estimado: 7 horas Física nuclear y de partículas 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 6.13 6.14 6.15 Descubrimiento de la radiactividad (Revisión histórica) El núcleo atómico (Primeras ideas) Descubrimiento del neutrón. Isótopos. Estabilidad nuclear. Energía de enlace. Desintegración radiactiva. (Conservación de la carga y la energía) Velocidad de desintegración. Vida media Reacciones nucleares. Fisión y fusión. Efectos biológicos de la radiación Tiempo estimado: 7 horas