Formulas de Fisica: Mecanica, Ondas y Fisica Moderna

Formulario Completo de Fisica

Este documento reune las principales formulas y ecuaciones de fisica organizadas por areas de estudio, ideales para la preparacion de examenes y resolucion de problemas.

Gravitacion Universal

• Fuerza gravitacional: $F_c = \frac{m \cdot v^2}{d}$
• Aceleracion de la gravedad: $g = \frac{G \cdot M_t}{R_t^2}$ y $G \cdot M = g \cdot R$
• Conservacion de la energia mecanica: $E_{m1} = E_{m2}$, lo que equivale a $E_{c1} + E_{p1} = E_{c2} + E_{p2}$
• Energia cinetica: $E_c = \frac{1}{2} m \cdot v^2$
• Energia potencial gravitatoria: $E_p = -\frac{G \cdot M \cdot m}{d}$
• Trabajo: $W = \Delta E_m$

Optica Geometrica

Espejos

Caracteristicas de la imagen:

• Naturaleza: Real o virtual.
• Tamano relativo: Mayor, igual o menor.
• Orientacion: Derecha o invertida.

Parametros y ecuaciones:

• $y$: altura del objeto
• $y'$: altura de la imagen
• $s$: distancia del objeto al espejo
• $s'$: distancia del espejo a la imagen
• Aumento lateral: $A_c = \frac{y'}{y} = -\frac{s'}{s}$
• Ecuacion de los espejos: $\frac{1}{s'} + \frac{1}{s} = \frac{2}{R}$
• Radio de curvatura: $P = \frac{2}{R}$ y $F = \frac{R}{2}$

Refraccion y Lentes

• Indice de refraccion absoluto: $n = \frac{c}{v}$
• Ley de Snell: $\sin(\alpha) = \frac{n_2}{n_1}$ o $n_1 \cdot \sin(\alpha) = n_2 \cdot \sin(\beta)$
• Relacion de longitudes de onda: $n_1 \cdot \lambda_1 = n_2 \cdot \lambda_2$
• Dioptrio plano: $\frac{n_2}{s'} = \frac{n_1}{s}$ (el caso del pez)
• Criterio de signos para el aumento lateral ($A_l$): Si es positivo, la imagen es derecha y virtual; si es negativo, invertida y real. Si $|A| < 1$, la imagen es menor.
• Ecuacion del fabricante de lentes: $\frac{1}{f'} = (n - 1) \left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)$
• Ecuacion de las lentes: $\frac{1}{s'} - \frac{1}{s} = \frac{1}{f'} = P$
• Potencia de la lente: $P$
• Aumento lateral en lentes: $A_l = \frac{y'}{y} = \frac{s'}{s}$

Electromagnetismo

Campo Electrico

• Fuerza electrica: $F = \frac{K \cdot Q}{R^2}$
• Campo electrico: $E = E_{q1} + E_{q2} + \dots$
• Modulo del campo electrico: $E = \frac{K \cdot Q}{r^2} \cdot U_r$, donde $U_r = \frac{P_2 - P_1}{\text{modulo}}$
• Fuerza sobre una carga: $F = q \cdot E$
• Trabajo electrico: $W = q(-\Delta V) = q(V_1 - V_2)$ y $W = -\Delta E_p$
• Potencial electrico: $V = \frac{K \cdot Q}{d}$
• Energia potencial electrica: $E_p = \frac{K \cdot Q \cdot q}{d}$
• Relacion campo y potencial: $E = \frac{\Delta V}{\Delta X}$
• Campo de hilo infinito: $E = \frac{\lambda}{2 \pi \varepsilon_0 r}$

Campo Magnetico

• Campo creado por un hilo conductor: $B = \frac{\mu_0 \cdot I}{2 \pi r}$
• Campo creado por una espira: $B = \frac{\mu_0 \cdot I}{2 r}$
• Campo creado por un solenoide: $B = \mu_0 \cdot n \cdot I \cdot L$
• Fuerza de Laplace: $F = I \cdot L \cdot B \cdot \sin(\theta)$
• Fuerza de Lorentz: $F = q \cdot V \cdot B \cdot \sin(\theta)$
• Velocidad de selector de velocidades: $V = \frac{E}{B}$
• Periodo y frecuencia ciclotron: $W = \frac{2\pi}{T}$, $R = \frac{m \cdot v}{q \cdot B}$ y $T = \frac{2 \pi \cdot m}{q \cdot B}$
• Fuerza electromotriz (Fem): $\mathcal{E} = \frac{I_2 - I_1}{t_2 - t_1}$
• Ley de Ohm: $i = \frac{\mathcal{E}}{\text{Resistencia}}$

Ondas

• Ecuacion de onda: $y = A \cdot \sin(\omega t - K x + \text{fase inicial})$
• Velocidad de vibracion: $v = A \cdot \omega \cdot \cos(\omega t - K x + \text{fase inicial})$
• Aceleracion: $a = -\omega^2 \cdot y$
• Pulsacion o frecuencia angular: $\omega = \frac{2 \pi}{T} = 2 \pi \cdot \text{frecuencia}$
• Numero de onda: $K = \frac{2 \pi}{\lambda}$
• Velocidad de fase: $V_p = \frac{\lambda}{t}$
• Frecuencia: $\text{Frecuencia} = \frac{1}{T}$
• Diferencia de fase: $\Delta \phi = \omega(t_2 - t_1) + K(x_1 - x_2)$
• Relacion en medios: $\frac{v_1}{\lambda_1} = \frac{v_2}{\lambda_2}$
• Atenuacion de intensidad: $\ln\left(\frac{I}{I_0}\right) = -B \cdot x$
• Efecto Doppler: $N' = N \frac{V_{so} \pm V_{\text{observador}}}{V_{so} \pm V_{\text{foco}}}$

Fisica Cuantica

• Efecto fotoelectrico (Energia cinetica): $E_c = h \cdot (\text{frec} - \text{frec}_{\text{inicial}})$
• Energia del foton: $E_{\text{foton}} = W_{\text{ext}} + E_c$
• Trabajo de extraccion: $W_{\text{ext}} = h \cdot \text{frec}_{\text{inicial}}$ y $E_{\text{foton}} = h \cdot \text{frec}_{\text{inic}}$
• Momento lineal del foton: $p = \frac{h}{\lambda}$
• Potencia: $P = \frac{W}{T}$
• Energia segun longitud de onda: $E = \frac{h \cdot c}{\lambda}$
• Frecuencia: $\text{frec} = \frac{c}{\lambda}$
• Formula de Rydberg: $\frac{1}{\lambda} = R \left(\frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2}\right)$
• Longitud de onda de De Broglie: $\lambda = \frac{h}{m \cdot v}$

Fisica Nuclear

Leyes de Desintegracion y Constantes

• Numero de atomos: $N = N_0 \cdot e^{-\lambda \cdot t}$
• Actividad radiactiva: $A = A_0 \cdot e^{-\lambda \cdot t}$
• Masa restante: $M = m_0 \cdot e^{-\lambda \cdot t}$ y $\ln\left(\frac{m}{m_0}\right) = -\lambda \cdot t$
• Calculo de moles: $n = \frac{m}{M_r}$ y $n = \frac{N}{6.022 \times 10^{23}}$
• Relacion de moles y numero de atomos: $N = \frac{m \cdot N_{\text{Avogadro}}}{M_r}$
• Relacion entre actividad y nucleos: $A = \lambda \cdot N$
• Periodo de desintegracion (Semivida): $T = \frac{\ln(2)}{\lambda}$
• Vida media: $\tau = \frac{1}{\lambda}$
• Defecto de masa: $\Delta m = [Z \cdot m_p + (A - Z) \cdot m_n] - m$
• Energia de enlace nuclear: $E_e = \Delta m \cdot c^2$
• Energia de enlace por nucleon: $E_n = \frac{E_e}{A}$

Particulas Elementales

• Alfa: $^{4}_{2}\text{He}$
• Beta menos: $_{-1}^{0}\text{e}$
• Positron (Beta plus): $_{+1}^{0}\text{e}$
• Proton: $_{1}^{1}\text{H}$
• Deuteron: $_{1}^{2}\text{H}$
• Tritio: $_{1}^{3}\text{H}$
• Neutron: $_{0}^{1}\text{n}$

Tipos de Emision Nuclear

• Emision Alfa: $^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow {^{A-4}_{Z-2}\text{Y}} + {^{4}_{2}\text{He}}$
• Emision Beta menos: $^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow {^{A}_{Z+1}\text{Y}} + {^{0}_{-1}\text{e}} + \bar{\nu}_e$
• Emision Beta plus: $^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow {^{A}_{Z-1}\text{Y}} + {^{0}_{+1}\text{e}} + \nu_e$