Fórmulas, Leyes y Ejemplos para la EBAU

Temario de Física 2º Bachillerato

Este curso cubre los conceptos fundamentales que necesitas dominar para la PVAU. Los principales bloques incluyen gravitación, electrostática, ondas y física moderna del siglo XX.

Cada tema está interconectado y te ayudará a entender cómo funciona el mundo físico que te rodea. La gravitación es especialmente importante porque es la base para comprender muchos otros fenómenos.

💡 Consejo: Dominar la gravitación te dará una base sólida para el resto del curso, ya que muchos conceptos se repiten en otros temas.

Bloque 1: Gravitación

La gravitación es la fuerza que mantiene unidos los planetas al Sol y hace que los objetos caigan hacia la Tierra. Este bloque te enseñará a calcular estas fuerzas y predecir movimientos.

Aprenderás desde la ley fundamental de Newton hasta las órbitas planetarias. Es uno de los temas más aplicables de la física, ya que explica desde por qué no flotamos hasta cómo funcionan los satélites.

💡 Dato curioso: La misma fuerza que hace caer tu móvil al suelo es la que mantiene la Luna orbitando alrededor de la Tierra.

Ley de Gravitación Universal

La fuerza gravitatoria entre dos objetos se calcula con: F = G(Mm)/r². Donde G es la constante gravitacional (6,67×10⁻¹¹ Nm²/kg²), M y m son las masas, y r es la distancia entre sus centros.

El signo negativo en la ecuación vectorial indica que la fuerza siempre atrae los objetos entre sí. Por eso los planetas orbitan alrededor del Sol en lugar de salir disparados al espacio.

Esta ley es universal: funciona igual para una manzana cayendo que para galaxias enteras. La fuerza es proporcional a las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

💡 Recuerda: Si duplicas la distancia, la fuerza se reduce a la cuarta parte. Si duplicas una masa, la fuerza se duplica.

Gravitación y Leyes de Newton

Para resolver problemas gravitatorios necesitas las leyes de Newton. La primera dice que un objeto sigue en reposo o movimiento uniforme sin fuerzas externas.

La segunda ley es clave: ΣF = ma. Te permite calcular aceleraciones cuando conoces las fuerzas gravitatorias actuando sobre un objeto.

La distancia r en problemas terrestres es h + R, donde h es la altura sobre el suelo y R = 6.371 km es el radio terrestre. Como h suele ser muy pequeña comparada con R, a menudo se desprecia.

💡 Truco: En la superficie terrestre, g = 9,81 m/s² es simplemente GM/R² calculado para la Tierra.

Tercera Ley de Newton y Peso

La tercera ley establece que las fuerzas siempre van en pares: si empujas una pared, ella te empuja con la misma fuerza en sentido contrario.

Para objetos cerca de la Tierra, la fuerza gravitatoria es el peso: P = mg. Aquí g = 9,81 m/s² es la aceleración gravitatoria terrestre.

Esta aceleración es constante cerca de la superficie porque la variación de altura es despreciable comparada con el radio terrestre. Por eso todos los objetos caen con la misma aceleración, independientemente de su masa.

💡 Dato importante: Tu peso cambiaría en otros planetas, pero tu masa siempre es la misma.

Trabajo y Energía

La energía cinética (Ec = ½mv²) es la energía del movimiento. Siempre es positiva y aumenta con la velocidad al cuadrado.

La energía potencial (Ep = mgh) depende de la posición en el campo gravitatorio. Cuanto más alto estés, mayor energía potencial tienes.

La energía mecánica (Em = Ec + Ep) es la suma de ambas. En muchos problemas gravitatorios se conserva, lo que te permite resolver situaciones complejas fácilmente.

💡 Concepto clave: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra.

Trabajo y su Relación con la Energía

El trabajo es W = F·d·cosα, donde α es el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento. Es positivo si la fuerza ayuda al movimiento, negativo si se opone.

El trabajo también se relaciona con cambios de energía: W = ΔEm. Las fuerzas conservativas (como la gravedad) transforman energía cinética en potencial y viceversa.

Las fuerzas no conservativas (como el rozamiento) disipan energía mecánica, convirtiéndola en calor. Por eso un péndulo real acaba parándose.

💡 Recuerda: Si cos α = 0 (fuerza perpendicular), no hay trabajo. Si cos α = 1 (misma dirección), el trabajo es máximo.

Sistemas Conservativos y No Conservativos

En sistemas conservativos se conserva la energía mecánica: Emi = Emf. No hay rozamiento, por lo que Eci + Epi = Ecf + Epf.

En sistemas no conservativos hay pérdidas energéticas por rozamiento: FR = μN. La energía mecánica disminuye continuamente.

Las fórmulas básicas incluyen: peso P = mg, normal N = P (en horizontal), y las razones trigonométricas sen, cos y tan para planos inclinados.

💡 Estrategia: Identifica primero si hay rozamiento para saber qué principio aplicar: conservación de energía o trabajo-energía.

Campo Gravitatorio

El campo gravitatorio es la región del espacio donde una masa experimenta fuerza gravitatoria. Se representa como g = GM/r² y es vectorial.

El potencial gravitatorio $V = -GM/r$ da información sobre la energía potencial por unidad de masa en cada punto. Es escalar, por lo que se suma algebraicamente.

La energía potencial gravitatoria es Epg = -GMm/r. El signo negativo indica que la energía aumenta al alejarse del centro gravitatorio.

💡 Diferencia clave: El campo es vectorial (tiene dirección), el potencial es escalar (solo magnitud). Ambos te dan información complementaria.

Leyes de Kepler

La primera ley establece que los planetas siguen órbitas elípticas con el Sol en uno de los focos. No son círculos perfectos, aunque muchas órbitas son casi circulares.

La segunda ley dice que el radio vector barre áreas iguales en tiempos iguales. Esto significa que los planetas van más rápidos cuando están más cerca del Sol.

La tercera ley relaciona período y radio orbital: T²/r³ = 4π²/GM = K (constante). Te permite calcular períodos orbitales o distancias de planetas y satélites.

💡 Aplicación práctica: Estas leyes se usan hoy para calcular órbitas de satélites artificiales y misiones espaciales.