Apunts, resums, treballs, exàmens i exercicis de Física de Batxillerat

Física contemporània

Física contemporània: La cosmovisió mecanicista va entrar en crisi els primers anys del segle XX, quan diversos experiments van mostrar que no concordaven amb les prediccions de la física clàssica. El desenvolupament d'aquestes noves perspectives va conduir a l'aparició de la teoria de la relativitat i de la mecànica quàntica.

Teoria de la relativitat

Einstein va proposar la teoria de la relativitat l'any 1905. Va afirmar que la velocitat de la llum havia de tenir el mateix valor per a tots els observadors. Però això significava assumir que tant l'espai com el temps són relatius, perquè la seva magnitud depèn de l'observador que els mesura. La teoria de la relativitat afirma que els mesuraments espacials i temporals...

Interferència i Difracció de les Ones

La interferència es produeix quan en un punt arriba més d’un moviment ondulatori. En aquest fenomen, els punts afectats per les ones poden vibrar amb amplitud màxima o mínima, segons el tipus d’interferència. En el primer cas parlem d’interferència constructiva i en el segon de destructiva.

Fórmules de la Interferència

Els punts de l’espai que compleixen la interferència constructiva segueixen la fórmula:
r₂ − r₁ = nλ

Mentre que els punts en els quals hi ha interferència destructiva venen donats per:
r₂ − r₁ = (2n + 1) · λ/2

Conceptes de Propagació

• La difracció: Consisteix en el canvi en el front d’ona.

Per entendre la propagació d’una ona cal definir una sèrie de conceptes:...

1. Càrrega elèctrica i Llei de Coulomb

Càrrega elèctrica: Es denomina càrrega elèctrica o quantitat d'electricitat (q) a l'excés o defecte d'electrons que presenta un cos respecte a l'estat neutre.

Llei de Coulomb: La força amb què es repel·leixen o s'atrauen dues càrregues és directament proporcional al producte de les càrregues i inversament proporcional al quadrat de la distància que les separa.

Camp elèctric: Es diu que hi ha un camp elèctric en la regió de l'espai que envolta una càrrega o un cos electritzat quan es produeixen forces d'atracció o repulsió sobre altres càrregues o cossos electritzats.

• Intensitat de camp elèctric (E⃗): Es defineix en un punt com la força que actua sobre la unitat de càrrega testimoni

Copèrnic i el model heliocèntric

Històricament, es van conèixer dos models: l'eudoxioaristotèlic i el ptolemaic. El primer es va acceptar com a representació cosmològica ja que era més realista, mentre que el ptolemaic s'utilitzava per als càlculs. A final de l'Edat Mitjana, el sistema necessitava una reforma del calendari.

Copèrnic estava convençut que l'univers havia d'estar regit per lleis matemàtiques de la màxima simplicitat, criticant el model ptolemaic per ser complicat i no sistemàtic. Estava d'acord amb l'objectiu platònic de l'astronomia. La lectura dels llibres pitagòrics i d'Aristarc li va suggerir la idea que el Sol, i no la Terra, podria estar al centre de l'univers i els planetes girar al seu voltant. Va comprovar...

El Concepte d'Univers

Univers: És el conjunt de tota la matèria i energia existent a l'espai (univers observable).

Antiguitat de l'Univers

L'antiguitat estimada és de 13.700 milions d'anys.

Dimensions de l'Univers

• Unitat: L'any llum, que correspon a l'espai recorregut per la llum en un any.
• La velocitat de la llum és de 300.000 km/s.

Composició de l'Univers

L'univers es compon principalment de:

• 73% d'energia fosca: Similar a l'energia gravitatòria, però en sentit contrari; provoca la repulsió entre partícules.
• 23% de matèria fosca: No pot ser observada, no emet ni reflecteix prou radiació electromagnètica i se'n desconeix la composició.
• 4% d'àtoms: Compostos per un 75% d'hidrogen i un 25% d'heli, a més de traces de ferro, nitrogen, carboni,

5) Electromagnetisme

Dades: B = 0,2 (j) T; Q = 3,2 × 10^-19 C; V = 2 (k) m/s; (k × j) = -(i)

a) F = q · (V × B) = 3,2 × 10^-19 · (2(k) × 0,2(j)) = -1,28 × 10^-19 (i) N

• Mòdul: F_m = 1,28 × 10^-19 N
• Direcció: Eix x (i)
• Sentit: Negatiu

b) S = 0,01 m²; ω = 30 rad/s; B = 0,02 T

Inducció variant l'angle de gir: E = E₀ · sin(ωt) = 0,06 · sin(30t) (V)

E₀ = B · S · ω = 0,2 · 0,01 · 30 = 0,06 (V)

4) Efecte Fotoelèctric

a) W_font = P · t = 3 × 10^-3 · 3 = 9 × 10^-3 J

E_foto = h · f = h · c / λ = (6,63 × 10^-34 · 3 × 10⁸) / 632,8 × 10^-9 = 3,14 × 10^-19 J

N_t = W_font / E_foto = 9 × 10^-3 / 3,14 × 10^-19 = 2,86 × 10¹⁶ fotons

b) Càlcul del potencial de frenada (V₀) i velocitat màxima dels electrons:

• E_{c max} = h · f - W_ext
• e · V₀ = 3,14 × 10^-19

Newton — model corpuscular

Model corpuscular format per partícules que varien segons el color (emeses pel focus lluminós).

• La teoria permet explicar:
  • Formació d’ombres. El focus emet llum (corpuscles en totes direccions) i, si davant hi ha un cos ABCD opac, no permetrà el pas de les partícules i apareixerà l’ombra A’B’C’D’.
  • Reflexió i les seves lleis. La reflexió s'explica com un xoc elàstic entre els corpuscles que formen la llum i la superfície reflectora. En els xocs s'ha de conservar la quantitat de moviment i l'energia cinètica; d'aquí es poden deduir les lleis que coneixem.
• La teoria no permet explicar:
  • Objectes lluminosos no perden massa en emetre llum. Si la llum és emissió de corpuscles amb massa, per què no

Relativitat del Moviment en Cinemàtica

Els conceptes de repòs i moviment, i en conseqüència, els conceptes d’espai recorregut, velocitat i acceleració, no són conceptes absoluts, sinó relatius, ja que depenen del sistema de referència triat per descriure el moviment.

Moviment Parabòlic

S’anomena moviment parabòlic el moviment d’una partícula amb acceleració constant, de manera que la direcció d’aquesta no coincideix amb la direcció de la velocitat. Si aquesta acceleració és l’acceleració de la gravetat, g, i el moviment té lloc a prop de la superfície terrestre, parlarem de llançament parabòlic.

Moviment Circular

El moviment circular és el moviment que té com a trajectòria una circumferència. És un moviment en...

Projecció cònica

La superfície de la Terra es projecta en un con imaginari que es col·loca a sobre del planeta. Aquest sistema resulta molt útil per a la representació de les zones temperades.

Equador

Equador: És el paral·lel de referència, circumferència màxima perpendicular a l'eix, que divideix l'esfera terrestre en dues parts iguals o hemisferis:

• Nord (boreal)
• Sud (austral)

Meridià de Greenwich

Meridià de Greenwich: És el meridià de referència per acord internacional que divideix l'esfera terrestre en dues parts iguals o hemisferis:

• Oriental
• Occidental

Latitud

Latitud d'un punt (φ) és la distància angular entre el paral·lel local (que passa per aquest punt) i l'equador. Valors:

• de 0º a 90º N
• de 0º a 90º S

Longitud

Longitud d'un...

1. Què és una protoestrella?

És el primer estadi abans de ser definitivament una estrella. És una agrupació de pols interestel·lar que s’atrau gràcies a la gravetat i, a dins, té un centre a altes temperatures i de forma esfèrica.

2. Què és la fusió termonuclear d’una estrella?

És la reacció que té lloc a temperatures elevades. Els àtoms petits es tornen grans, els àtoms d’hidrogen es mouen ràpidament i xoquen entre ells, convertint-se en àtoms d’heli. Aquesta reacció produeix energia.

3. Què és la seqüència principal d’una estrella?

És tot el temps en què hi ha un equilibri entre la pressió que fan les forces exteriors, és a dir, la gravetat i les reaccions de la fusió termonuclear cap a fora.

4. Com és una estrella nana