FÍSICA - RESUMEN COMPLETO PAU (UIB)

⚠️ REGLAS DE ORO DE LA UIB PARA EL EXAMEN DE FÍSICA

  1. Justifícalo todo: Usa frases cortas conectoras (ej: “Aplicando el principio de conservación de la energía mecánica…” o “Por la tercera ley de Kepler…”). Una fórmula aislada sin texto puede suponer un 0.
  2. Atención a las unidades: Un resultado sin unidades, o con las unidades equivocadas, te restará -0,1 puntos directamente.
  3. Potencias de 10: Vigila mucho con la calculadora. Un error de orden de magnitud (ej: poner 10610^{6} en lugar de 10510^{5}) también te restará -0,1 puntos.
  4. Ortografía: Te pueden quitar hasta 1 punto de la nota global por faltas de ortografía. ¡Repasa el texto!

1. CAMPO GRAVITATORIO

Fuerza y Campo

Fuerza gravitatoria: F⃗=−Gm1⋅m2r2u⃗ (N)⇒∣F⃗∣=Gm1⋅m2r2\vec{F}=-G\frac{m_1\cdot m_2}{r^2}\vec{u}\text{ (N)}\Rightarrow|\vec{F}|=G\frac{m_1\cdot m_2}{r^2}

Campo gravitatorio: g⃗=F⃗m=−GMr2u⃗ (N/kg) o (m/s2)⇒∣g⃗∣=GMr2\vec{g}=\frac{\vec{F}}{m}=-G\frac{M}{r^2}\vec{u}\text{ (N/kg) o (m/s}^2\text{)}\Rightarrow|\vec{g}|=G\frac{M}{r^2}

Leyes de Kepler

Movimiento Orbital

Si Fc=FGF_c=F_G: m⋅v2R=GM⋅mR2⇒vorb=G⋅MR (m/s)\frac{m\cdot v^2}{R}=G\frac{M\cdot m}{R^2}\Rightarrow v_{orb}=\sqrt{\frac{G\cdot M}{R}}\text{ (m/s)}

Relaciones derivadas (sabiendo que v=2πRTv=\frac{2\pi R}{T}): 4π2R2T2=GMR⇒4π2GM=T2R3\frac{4\pi^2 R^2}{T^2}=\frac{GM}{R}\Rightarrow\frac{4\pi^2}{GM}=\frac{T^2}{R^3}

Aislando variables: T=4π2R3GM;R=T2GM4π23;M=4π2R3GT2T=\sqrt{\frac{4\pi^2 R^3}{GM}}\quad;\quad R=\sqrt[3]{\frac{T^2 GM}{4\pi^2}}\quad;\quad M=\frac{4\pi^2 R^3}{G T^2}

Energías y Trabajo

Potencial gravitatorio: V=−GMr (J/kg)V=-G\frac{M}{r}\text{ (J/kg)}

Energía potencial: Ep=−Gm1⋅m2r=m⋅V (J)E_p=-G\frac{m_1\cdot m_2}{r}=m\cdot V\text{ (J)}

Trabajo: (+ Lo hace el campo, − Lo hace una fuerza externa) W=m(VA−VB) (J);W=−ΔEp=−(Epf−Epo)W=m(V_A-V_B)\text{ (J)} \quad;\quad W=-\Delta E_p=-(E_{pf}-E_{po})

Movimiento orbital (órbita circular): Ec=12m⋅v2=12GMmRE_c=\frac{1}{2}m\cdot v^2=\frac{1}{2}\frac{GMm}{R} Ec=−12EpE_c=-\frac{1}{2}E_p Em=Ec+Ep=12Ep=−Ec⇒Ep=2EmE_m=E_c+E_p=\frac{1}{2}E_p=-E_c\Rightarrow E_p=2E_m

Movimiento radial (Conservación de la Energía Mecánica): Em1=Em2⇒Ep1+Ec1=Ep2+Ec2E_{m1}=E_{m2}\Rightarrow E_{p1}+E_{c1}=E_{p2}+E_{c2} −GMmr1+12mv12=−GMmr2+12mv22-G\frac{Mm}{r_1}+\frac{1}{2}mv_1^2=-G\frac{Mm}{r_2}+\frac{1}{2}mv_2^2

Velocidad de escape (si Em=0E_m=0 en el infinito): 12m⋅v2−GMmr=0⇒vesc=2GMr\frac{1}{2}m\cdot v^2-\frac{GMm}{r}=0\Rightarrow v_{esc}=\sqrt{\frac{2GM}{r}}


2. CAMPO ELÉCTRICO

Fuerza y Campo

Fuerza eléctrica: F⃗=kq1⋅q2r2u⃗ (N)⇒F⃗=q⋅E⃗\vec{F}=k\frac{q_1\cdot q_2}{r^2}\vec{u}\text{ (N)}\Rightarrow\vec{F}=q\cdot\vec{E}

Campo eléctrico: E⃗=F⃗q=kQr2u⃗ (N/C)\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}=k\frac{Q}{r^2}\vec{u}\text{ (N/C)} Nota: En módulo ∣E⃗∣=k∣Q∣r2|\vec{E}|=k\frac{|Q|}{r^2} (no pongas el signo y luego, al descomponer, sí). Atención al signo de la carga para determinar el sentido de la fuerza.

Energía y Potencial

Potencial eléctrico (poner signo de qq): V=kqr (V) o (J/C)V=k\frac{q}{r}\text{ (V) o (J/C)}

Energía potencial (poner signo): Ep=kq1⋅q2r (J)⇒Ep=q⋅VE_p=k\frac{q_1\cdot q_2}{r}\text{ (J)}\Rightarrow E_p=q\cdot V

Trabajo y Conservación de la Energía

Trabajo: W=−ΔEp⇒W=−q⋅ΔV=−q(VA−VB) (J)W=-\Delta E_p\Rightarrow W=-q\cdot\Delta V=-q(V_A-V_B)\text{ (J)}

Conservación EmE_m: Em1=Em2⇒Ep1+Ec1=Ep2+Ec2E_{m1}=E_{m2}\Rightarrow E_{p1}+E_{c1}=E_{p2}+E_{c2} 12m⋅v12+q⋅VA=12m⋅v22+q⋅VB\frac{1}{2}m\cdot v_1^2+q\cdot V_A=\frac{1}{2}m\cdot v_2^2+q\cdot V_B


3. CAMPO MAGNÉTICO

Fuerza sobre una carga en movimiento

Ley de Lorentz: F⃗=q⋅(v⃗×B⃗)⇒∣F⃗∣=q⋅v⋅B⋅sin⁡α (N)\vec{F}=q\cdot(\vec{v}\times\vec{B})\Rightarrow|\vec{F}|=q\cdot v\cdot B\cdot\sin\alpha\text{ (N)}

Si entra perpendicular (α=90∘\alpha=90^\circ), realiza un Movimiento Circular Uniforme (Fc=FmF_c=F_m): v2Rm=q⋅v⋅B⇒R=m⋅v∣q∣⋅B\frac{v^2}{R}m=q\cdot v\cdot B\Rightarrow R=\frac{m\cdot v}{|q|\cdot B}

Periodo (v=2πRTv=\frac{2\pi R}{T}): T=2πmq⋅BT=\frac{2\pi m}{q\cdot B}

Campo magnético creado por corrientes (II)

Fuerzas entre corrientes

Fuerza entre dos corrientes paralelas: Fl=I1⋅I2⋅μ02π⋅r (N/m)\frac{F}{l}=\frac{I_1\cdot I_2\cdot\mu_0}{2\pi\cdot r}\text{ (N/m)} (Corrientes en el mismo sentido se atraen, sentidos opuestos se repelen).

Fuerza magnética sobre una corriente rectilínea: F⃗=I⋅(l⃗×B⃗)⇒∣F⃗∣=I⋅l⋅B⋅sin⁡α (N)\vec{F}=I\cdot(\vec{l}\times\vec{B})\Rightarrow|\vec{F}|=I\cdot l\cdot B\cdot\sin\alpha\text{ (N)}

Inducción Electromagnética (Faraday-Lenz)

Flujo magnético: Φ=B⃗⋅S⃗=B⋅S⋅cos⁡α (Wb)\Phi=\vec{B}\cdot\vec{S}=B\cdot S\cdot\cos\alpha\text{ (Wb)} (Donde α\alpha es el ángulo entre B⃗\vec{B} y el vector normal a la superficie n⃗S\vec{n}_S).

Fuerza electromotriz inducida (Ley de Faraday): ε=−dΦdt (V)\varepsilon=-\frac{d\Phi}{dt}\text{ (V)} Con la Ley de Ohm: ε=I⋅R\varepsilon=I\cdot R. En un generador: ε=B⋅S⋅ω⋅sin⁡(ωt)\varepsilon=B\cdot S\cdot\omega\cdot\sin(\omega t)

Ley de Lenz: La corriente inducida crea un campo magnético que se opone a la variación del flujo magnético que la produce (el signo negativo de ε\varepsilon lo refleja).


4. ONDAS Y SONIDO

Ondas Transversales

Ecuación de la onda (vvib⊥vpropv_{vib}\perp v_{prop}): y(x,t)=Asin⁡(kx±ωt+φ0)y(x,t)=A\sin(kx\pm\omega t+\varphi_0) (Suma si se propaga hacia la izquierda, resta si se propaga hacia la derecha. Si φ0=π/2⇒y(x,t)=Acos⁡(kx±ωt)\varphi_0=\pi/2\Rightarrow y(x,t)=A\cos(kx\pm\omega t)).

Parámetros:

Atenuación: A1⋅r1=A2⋅r2A_1\cdot r_1=A_2\cdot r_2 En ondas sonoras (A∝pA\propto p): p1⋅r1=p2⋅r2p_1\cdot r_1=p_2\cdot r_2

Ondas Longitudinales y Sonido

Nivel de intensidad sonora: β=10log⁡(II0) (dB)\beta=10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)\text{ (dB)}

Intensidad de la onda: I1⋅r12=I2⋅r22;I=PS=Et⋅S (W/m2)I_1\cdot r_1^2=I_2\cdot r_2^2\quad;\quad I=\frac{P}{S}=\frac{E}{t\cdot S}\text{ (W/m}^2\text{)} (Donde S=4πr2S=4\pi r^2 para ondas esféricas).

Efecto Doppler (sonido)

f′=f0(vso±vobsvso∓vfoco) (Hz)f'=f_0\left(\frac{v_{so}\pm v_{obs}}{v_{so}\mp v_{foco}}\right)\text{ (Hz)}


5. LA LUZ Y ÓPTICA GEOMÉTRICA

Refracción y Reflexión

Ley de Snell: n1⋅sin⁡θ1=n2⋅sin⁡θ2;n=cvn_1\cdot\sin\theta_1=n_2\cdot\sin\theta_2\quad;\quad n=\frac{c}{v} (Donde nn es el índice de refracción, c=3⋅108 m/sc=3\cdot10^8\text{ m/s}, θ\theta es el ángulo respecto a la normal).

Reflexión: El ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia (θincid=θrefl\theta_{incid}=\theta_{refl}).

Lentes Delgadas (Criterio DIN)

(Objeto a la izquierda, de donde viene la luz. ss suele ser negativa si se coloca a la izquierda).

Ley de Descartes: 1s′−1s=1f′\frac{1}{s'}-\frac{1}{s}=\frac{1}{f'}

Aumento lateral: AL=y′y=s′sA_L=\frac{y'}{y}=\frac{s'}{s}

Óptica del Ojo y Dioptrías

Potencia (Dioptrías): P=1f′(m)P=\frac{1}{f'(\text{m})}

Telescopio de Galileo

Formado por lente objetivo y lente ocular (divergente, focular′<0f'_{ocular}<0). Objeto en el infinito (s=∞s=\infty). Distancia entre lentes (D)=fobj′+focular′\text{Distancia entre lentes (D)}=f'_{obj}+f'_{ocular} Aumento (A)=−fobj′focular′\text{Aumento (A)}=-\frac{f'_{obj}}{f'_{ocular}}


6. FÍSICA MODERNA

Efecto Fotoeléctrico

Erad=h⋅f;f=cλ⇒Erad=hcλE_{rad}=h\cdot f\quad;\quad f=\frac{c}{\lambda}\Rightarrow E_{rad}=h\frac{c}{\lambda} Erad=W+Ec⇒h⋅f=h⋅f0+EcE_{rad}=W+E_c\Rightarrow h\cdot f=h\cdot f_0+E_c (Donde W=h⋅f0W=h\cdot f_0 es el trabajo de extracción y f0=c/λ0f_0=c/\lambda_0 la frecuencia umbral).

Potencial de frenado (VV): Ep=Ec⇒qe⋅V=12m⋅v2⇒V=Ecqe (V)E_p=E_c\Rightarrow q_e\cdot V=\frac{1}{2}m\cdot v^2\Rightarrow V=\frac{E_c}{q_e}\text{ (V)} (Conversión: 1 eV=1,602⋅10−19 J1\text{ eV}=1{,}602\cdot10^{-19}\text{ J}).

Física Nuclear y Defecto de Masa

Símbolos: AA (número másico, p+n), ZZ (número atómico, p). N=A−ZN=A-Z.

Defecto de masa: Δm=[Z⋅mp+(A−Z)⋅mn]−Mi (u)\Delta m=[Z\cdot m_p+(A-Z)\cdot m_n]-M_i\text{ (u)} (Conversión: 1 u=931,5 MeV1\text{ u}=931{,}5\text{ MeV}).

Energía de enlace: E=Δm⋅c2E=\Delta m\cdot c^2 (o conversión directa si dan MeV/u). Energía de enlace por nucleón: E/AE/A (MeV/nucleón).

Reacciones nucleares:

Consejo UIB: en cadenas de desintegración (Uranio → Plomo), aplica las reglas anteriores paso a paso.

Ley de Desintegración Radiactiva

N=N0⋅e−λt;A=A0⋅e−λt;m=m0⋅e−λtN=N_0\cdot e^{-\lambda t}\quad;\quad A=A_0\cdot e^{-\lambda t}\quad;\quad m=m_0\cdot e^{-\lambda t}

Efecto Doppler Relativista y Espectro

λrecibida=λemitida1+β1−β(β=vc)\lambda_{recibida}=\lambda_{emitida}\sqrt{\frac{1+\beta}{1-\beta}}\quad\left(\beta=\frac{v}{c}\right)

Ley de Wien: λm⋅T=2897 μm⋅K\lambda_m\cdot T=2897\ \mu\text{m}\cdot\text{K}