Principios Fundamentales de la Física: Calor, Ondas, Luz y Sonido

Calor y Temperatura

Calor: es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuando están en contacto y a diferente temperatura.

La temperatura de un cuerpo mide la cantidad de energía interna que posee.

Dilatación es el aumento de volumen que experimenta un cuerpo cuando recibe energía en forma de calor.

Cambios de Estado

Cambios de estado: es la modificación en la forma en que se disponen las partículas que constituyen una sustancia.

Progresivos

Se producen suministrando calor a un cuerpo, como la fusión, la vaporización y la sublimación.

Regresivos

Se realizan con desprendimiento de calor por el cuerpo, como la condensación, solidificación y sublimación regresiva.

Transferencia de Calor

Conducción: es el mecanismo mediante el cual se propaga el calor a través de los sólidos.

Convección: es el mecanismo mediante el cual se propaga el calor en los fluidos, como los líquidos y los gases.

Radiación: es el mecanismo de transmisión que ocurre sin que participe un medio material.

Conductores y Aislantes Térmicos

Conductores térmicos: son materiales que conducen bien el calor de un punto a otro (oro, plata, hierro...). Los materiales conductores producen sensaciones de frío y de calor.

Aislantes térmicos: no conducen bien el calor, suelen ser porosos o fibrosos.

La Piel como Órgano del Calor

La piel es el órgano encargado de detectar los cambios de temperatura, tanto de bajada como de aumento. Los receptores que realizan esta función se denominan termorreceptores.

Estos receptores se distribuyen por la superficie corporal de forma discontinua y no uniforme. Hay dos tipos de termorreceptores:

• Corpúsculos de Ruffini: detectan sensaciones de calor en la zona profunda de la piel. Abundan en la cara.
• Corpúsculos de Krause: detectan sensaciones de frío. Son más superficiales y abundantes (hay unos 260,000 por todo el cuerpo). Abundan en la espalda.

Ondas

Una onda es la forma de propagación de energía de un punto a otro que no va acompañada de un desplazamiento de la materia. Crestas son las partes altas de la ondulación, valles las más bajas, y la serie de crestas y valles forman la onda.

Frecuencia: es el número de oscilaciones de la partícula por segundo. La unidad es el hercio (Hz), que es la frecuencia de una onda que realiza una oscilación completa por segundo.

Óptica

Espejos

Espejos: son cuerpos opacos con una superficie lisa y pulimentada, capaces de reflejar total y regularmente la luz que reciben.

Espejos Planos

Son superficies planas que producen imágenes que tienen la misma forma y tamaño que el objeto real que reflejan, y que son simétricas respecto a él.

Espejos Curvos

Son superficies curvas que producen imágenes distorsionadas de forma y tamaño diferentes a las del objeto que reflejan.

Espejos Cóncavos

Como la parte interna de una cuchara. La imagen depende de la distancia a la que nos encontremos del espejo.

Espejos Convexos

Como la parte externa de una cuchara o una esfera pulimentada.

Refracción de la Luz

La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al pasar de un medio a otro en el que la velocidad es distinta.

Lentes

Lentes: son cuerpos transparentes, generalmente de vidrio, que pueden formar imágenes refractando la luz. Cada tipo de lente provoca una refracción distinta. Hay lentes que concentran los rayos de luz y otras que los dispersan.

Lentes Convergentes

Tienen mayor grosor en el centro que en los extremos. Hacen que los rayos de luz se concentren en un punto que se denomina foco.

Lentes Divergentes

Son más gruesas en los extremos que en el centro. Hacen que los rayos de luz se separen.

Cuando la luz blanca se descompone, se producen diferentes luces de colores que configuran el espectro visible. La radiación con una longitud de onda mayor al rojo es infrarroja, y la menor que el violeta es ultravioleta.

El Ojo

El ojo es el órgano que recibe el sentido de la vista. Tiene la capacidad de captar la energía luminosa. La luz entra en la córnea, pasa a través de una lente convergente llamada cristalino y forma una imagen invertida de los objetos denominada retina. La retina contiene células fotosensibles: conos y bastones. El iris controla la cantidad de luz que llega a la retina. Cuando hay poca luz, la pupila aumenta de tamaño. El enfoque del ojo se lleva a cabo por la adaptación de la curvatura del cristalino, proceso conocido como acomodación.

Acústica

El Oído

El oído: cuando la onda sonora llega a la oreja, pasa por el conducto auditivo externo y alcanza el tímpano, una membrana muy fina que recibe la onda y vibra. Esta vibración se transmite a la cadena de huesecillos del oído medio y estos al oído interno. Desde ahí, pasa al nervio auditivo en forma de impulsos nerviosos. Los nervios auditivos llevan la información al cerebro, donde se produce la sensación de audición. Los sonidos que alcanzan 20,000 Hz son ultrasonidos, y los que son menores a 20 Hz son infrasonidos.