Física II
Models, experiments i problemes per comprendre el món físic i químic.
Capítol 1
Camp gravitatori
6 unitats
-
Començar
Camp gravitatori i superposició
El camp gravitatori és la força per unitat de massa de prova i apunta cap a les masses creadores. En sistemes de masses se sumen vectorialment les contribucions; la simetria, les línies de camp, les unitats i els límits permeten interpretar i comprovar els resultats.
-
Començar
Potencial, energia i treball gravitatoris
El potencial general és V = −GM/r i l’energia potencial és U = mV. El treball gravitatori val −ΔU i no depèn de la trajectòria; els balanços energètics permeten obtenir velocitats, treballs i condicions d’escapament, contrastant els resultats amb l’aproximació local mgh.
-
Començar
Moment angular i forces centrals
El moment angular L⃗_O = r⃗ × mv⃗ canvia segons el moment de força resultant τ⃗_O. En un camp central, τ⃗ respecte del centre és nul, de manera que L⃗ i la velocitat areolar es conserven, sempre dins les hipòtesis del model.
-
Començar
Òrbites, lleis de Kepler i satèl·lits
Les lleis de Kepler descriuen les òrbites, i la gravitació newtoniana n’explica les regularitats. El model circular permet calcular velocitats i períodes, mentre que l’energia tracta també el·lipses, escapament i trajectòries obertes. Qualsevol predicció s’ha de verificar amb unitats, ordres de magnitud i dades o simulacions.
-
Començar
Investigar regularitats orbitals amb dades
La unitat desenvolupa una investigació de la relació entre període i semieix major. S’hi formulen hipòtesis, es preparen dades obertes o simulades, s’ajusten lleis de potència, es propaguen incerteses i es construeix un informe reproduïble.
-
Començar
Cosmologia, astrofísica i recerca compartida
La cosmologia moderna relaciona l’expansió, el fons còsmic, les abundàncies primordials i l’estructura de l’Univers dins un model quantitatiu, però manté obertes qüestions com la naturalesa de la matèria i l’energia fosques. L’astrofísica depèn de senyals, calibracions i treball col·lectiu; valorar-la implica examinar incerteses, impactes, biaixos i fonts actuals.
Capítol 2
Camp electromagnètic
8 unitats
-
Començar
Camp elèctric i moviment de càrregues
La llei de Coulomb descriu la força entre càrregues puntuals, i el camp elèctric expressa la força per unitat de càrrega positiva. La superposició exigeix sumar vectors, mentre que en un camp uniforme la relació a⃗ = qE⃗/m permet predir moviments rectilinis o parabòlics.
-
Començar
Flux elèctric i distribucions contínues
El flux mesura la component normal del camp a través d’una superfície, i la llei de Gauss el relaciona amb la càrrega interior. Les simetries esfèrica, cilíndrica i planar permeten obtenir camps de closques, esferes, fils i plans ideals, sempre calculant correctament la càrrega tancada.
-
Començar
Potencial i energia de càrregues
El potencial elèctric és una magnitud escalar mesurada en volts, mentre que l’energia es mesura en joules. La superposició, l’energia de parelles i el balanç ΔK = −qΔV permeten estudiar distribucions discretes i interpretar moviments sobre mapes d’equipotencials.
-
Començar
Camps magnètics de corrents i imants
Els corrents generen camps magnètics amb direcció i sentit determinats per la geometria i la regla de la mà dreta. Les expressions del fil, l’espira, el solenoide i el tor només són fiables en les regions i sota les aproximacions indicades.
-
Començar
Força magnètica i selecció de partícules
La força magnètica q(v × B) és perpendicular a la velocitat i no fa treball sobre una càrrega puntual. En camps uniformes origina trajectòries rectes, circulars o helicoidals; combinada amb un camp elèctric, permet seleccionar velocitats i analitzar la relació massa-càrrega.
-
Començar
Inducció: quan canvia el flux magnètic
El flux magnètic Φ = BA cos θ depèn del camp, l’àrea i l’orientació, mentre que la fem depèn de la rapidesa amb què aquest flux canvia. Faraday en determina el valor i Lenz, juntament amb la regla de la mà dreta, n’estableix el sentit; tots dos resultats es poden contrastar experimentalment.
-
Començar
Motors, generadors i transformadors
Motors, generadors i transformadors utilitzen interaccions electromagnètiques per convertir o transferir energia. Les lleis de la força magnètica i de la inducció expliquen el funcionament ideal; els diagrames funcionals, el rendiment i l’anàlisi de pèrdues permeten valorar els dispositius reals.
-
Començar
Mesurar i modelitzar un fenomen electromagnètic
La unitat desenvolupa una investigació sobre el camp magnètic d’un fil: disseny experimental, mesures amb incertesa, gràfics, contrast del model i informe. També incorpora els límits de les simulacions, l’ús responsable de recursos i la revisió entre iguals.
Capítol 3
Vibracions i ones
8 unitats
-
Començar
Oscil·lacions i moviment harmònic simple
El moviment harmònic simple relaciona fase, posició, velocitat i acceleració mitjançant funcions sinusoidals i la condició a = −ω²x. La molla ideal i el pèndol de petit angle en són models, mentre que el balanç energètic i l’evolució de l’amplitud permeten distingir un sistema conservatiu d’un d’amortit.
-
Començar
Descriure una ona en l’espai i el temps
Una ona harmònica es descriu amb magnituds espacials i temporals relacionades per v = λf. Les gràfiques i l’equació són compatibles quan coincideixen amplitud, periodicitat, fase, unitats i sentit de propagació.
-
Començar
Superposició, interferència i ones estacionàries
La superposició suma pertorbacions i, segons la fase, genera interferència constructiva o destructiva. La reflexió i els contorns seleccionen ones estacionàries i modes de ressonància; la difracció i les pèrdues reals completen la interpretació i el contrast experimental.
-
Començar
So, intensitat i aplicacions acústiques
La unitat relaciona freqüència, longitud d’ona, intensitat i espectre amb l’altura, la sonoritat i el timbre. També aplica els models de nivell sonor, efecte Doppler i temps de vol dels ecos a la veu, els instruments, l’ecolocalització i l’anàlisi responsable d’espais acústics.
-
Començar
Naturalesa de la llum i espectre electromagnètic
La llum és radiació electromagnètica i la seva descripció actual és quàntica. La història dels models relaciona prediccions amb evidències, mentre que l’espectre ordena bandes per λ i ν i permet justificar aplicacions i riscos considerant també la interacció i l’exposició.
-
Començar
Reflexió, refracció i formació d’imatges
La unitat relaciona l’índex de refracció amb la velocitat de propagació i separa els canvis de velocitat i longitud d’ona de la conservació de la freqüència. Les lleis de la reflexió i de Snell, l’angle crític, la reflexió interna total i la dispersió permeten predir i justificar trajectes en sistemes d’un o diversos medis.
-
Començar
Lents primes i miralls plans i corbs
La unitat relaciona traçats paraxials, equacions i signes per predir la posició, la naturalesa, l’orientació i la mida de les imatges. Els mateixos models permeten explicar instruments òptics, sempre distingint la predicció ideal de les limitacions dels dispositius reals.
-
Començar
Una investigació òptica amb mesures
La unitat desenvolupa una investigació segura de la relació de lent prima mitjançant mesures de dₒ i dᵢ. Integra dues estimacions de la focal, incerteses, linealització, residus, límits paraxials i comunicació científica reproduïble.
Capítol 4
Física relativista, quàntica, nuclear i de partícules
6 unitats
-
Començar
Quan la física clàssica deixa de ser suficient
La relativitat especial conserva les lleis físiques en tots els sistemes inercials i fa invariant la velocitat de la llum. D’aquests postulats se’n deriven la relativitat de la simultaneïtat, la dilatació temporal, la contracció longitudinal, la composició relativista de velocitats i les relacions massa-energia.
-
Començar
Quants, dualitat i incertesa
La unitat relaciona evidències experimentals amb l’energia quantitzada, la dualitat ona-partícula i el principi d’incertesa. Les relacions E = h·f, λ = h/p i Δx·Δpₓ ≥ ħ/2 permeten calcular, interpretar escales i separar la física quàntica dels errors instrumentals i de les extrapolacions pseudocientífiques.
-
Començar
Efecte fotoelèctric i energia del fotó
L’efecte fotoelèctric s’interpreta amb fotons d’energia E = h·f i amb el balanç h·f = φ + Kmax. El llindar, el potencial de frenada i els gràfics energia-freqüència permeten obtenir magnituds experimentals, mentre que la intensitat controla principalment el nombre d’electrons emesos.
-
Començar
Nuclis, partícules i interaccions
La unitat distingeix nuclis, nucleons, quarks, leptons i mediadors, i relaciona cada família amb les interaccions fonamentals. Les conservacions i l’equivalència massa-energia permeten analitzar processos i entendre l’origen de l’energia nuclear.
-
Començar
Radioactivitat: llei de desintegració i aplicacions
La radioactivitat és un procés nuclear aleatori que, en poblacions grans, segueix una disminució exponencial. Població i activitat comparteixen semivida, però l’activitat no equival a taxa de recompte, dosi ni risc; qualsevol aplicació o ajust ha d’explicitar dades, hipòtesis i límits.
-
Començar
Una aplicació de la física a debat
La PET exemplifica com un procés nuclear es converteix en informació mèdica mitjançant detectors, models i decisions humanes. Valorar-la exigeix distingir magnituds, contrastar fonts, reconèixer incerteses i biaixos, estudiar la sostenibilitat i comunicar una recomanació revisable.