Física: Materia, Energía y Movimiento

La física no es solo fórmulas; es la ciencia que explica cómo funciona el universo. Desde el sonido que escuchas hasta la electricidad que carga tu celular, todo se rige por leyes fundamentales. En esta unidad, desglosaremos los conceptos claves del Módulo Común PAES de manera clara y profunda.

1. Ondas y Sonido: La Energía en Movimiento

Una onda es, en esencia, una perturbación que viaja. Imagina que lanzas una piedra a un lago tranquilo: se forman círculos que se expanden. El agua se mueve arriba y abajo, pero no "viaja" hacia la orilla; lo que viaja es la energía del impacto. Por eso decimos que las ondas transportan energía, pero no materia.

Elementos de una Onda: El "DNI" de la Onda

Para describir una onda, usamos parámetros específicos. Es vital no confundirlos:

• Amplitud (A): Es el tamaño máximo de la oscilación (la altura de la ola desde el nivel del mar en calma). Se relaciona directamente con la energía. En el sonido es el volumen (intensidad); en la luz es el brillo.
• Longitud de Onda (λ - Lambda): Es la distancia física entre dos puntos idénticos consecutivos (ej: de la cima de una ola a la cima de la siguiente). Es el "largo del paso" de la onda.
• Periodo (T): Es el tiempo que tarda en completarse un solo ciclo o vibración completa. Se mide en segundos. (Es el inverso de la frecuencia: T = 1/f).
• Frecuencia (f): Es el número de ciclos que ocurren en un segundo. Se mide en Hertz (Hz). Es la "identidad" de la onda; una vez que la onda sale de la fuente, su frecuencia NUNCA cambia, aunque pase del aire al agua. (Tono agudo = alta frecuencia; Tono grave = baja frecuencia).
• Rapidez (v): Es qué tan rápido avanza la onda por el espacio. Se calcula como v = λ · f (largo del paso x cantidad de pasos por segundo). Ojo: la rapidez depende exclusivamente del medio por el que viaja.

Fenómenos Ondulatorios: ¿Qué le pasa a la onda en el camino?

• Reflexión (Rebote): La onda choca con un obstáculo y se devuelve al mismo medio. Cambia su dirección, pero mantiene su rapidez y frecuencia. Ejemplo: El Eco o verse en un espejo.
• Refracción (Cambio de Medio): La onda pasa de un medio a otro (ej: del aire al agua). Al cambiar la densidad del medio, cambia su rapidez y su longitud de onda, lo que suele provocar un cambio de dirección (se "dobla"). Ejemplo: Un lápiz parece quebrado dentro de un vaso con agua.
• Difracción (Rodear): La onda es capaz de rodear un obstáculo o pasar por una rendija pequeña, abriéndose camino. Ejemplo: Escuchar una conversación que ocurre detrás de una pared o a la vuelta de la esquina.
• Efecto Doppler: Es el cambio aparente de la frecuencia de una onda cuando la fuente sonora o el receptor se mueven.
  • Si la ambulancia se acerca, las ondas se "aprietan", la frecuencia aumenta y escuchas el sonido más agudo.
  • Si la ambulancia se aleja, las ondas se "estiran", la frecuencia disminuye y escuchas el sonido más grave.

2. Mecánica: El Estudio del Movimiento

La mecánica se divide en dos grandes áreas: la Cinemática (que describe cómo se mueven los cuerpos, sin importar por qué) y la Dinámica (que explica las causas del movimiento, es decir, las fuerzas).

Cinemática: Conceptos Básicos

Es fácil confundirse, pero en física estas palabras tienen significados distintos:

• Trayectoria vs. Desplazamiento:
  La Trayectoria es el camino real recorrido (la huella que dejas, todas las curvas). Es una distancia (escalar).
  El Desplazamiento es el vector línea recta que une el punto de Inicio con el punto Final. Si das una vuelta completa a la manzana y vuelves a tu casa, tu trayectoria fue de 400 metros, pero tu desplazamiento fue CERO (porque volviste al inicio).
• Rapidez vs. Velocidad:
  La Rapidez es solo un número (qué tan rápido vas). Se calcula usando la distancia recorrida.
  La Velocidad es un vector (qué tan rápido vas Y hacia dónde). Se calcula usando el desplazamiento.

Los dos movimientos claves de la PAES:

1. MRU (Movimiento Rectilíneo Uniforme): Velocidad constante. No aceleras ni frenas, vas siempre igual en línea recta. Recorres distancias iguales en tiempos iguales. (Aceleración = 0).
2. MRUA (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado): Aquí sí hay aceleración constante. Tu velocidad cambia ordenadamente (aumenta o disminuye lo mismo cada segundo). Ejemplo: Caída libre (aceleras por la gravedad).

Dinámica: ¿Por qué se mueven las cosas? (Leyes de Newton)

Sir Isaac Newton resumió las reglas del juego en tres leyes:

1. Ley de Inercia: Un cuerpo es "flojo". Quiere mantener su estado actual. Si está quieto, quiere seguir quieto. Si se está moviendo en línea recta, quiere seguir así para siempre. Solo cambiará si una fuerza externa lo obliga. (Por eso te vas hacia adelante cuando el bus frena de golpe: tu cuerpo quería seguir moviéndose).
2. Ley Fundamental (F = m · a): Para cambiar la velocidad de algo (acelerarlo), necesitas aplicar una fuerza. Cuanta más masa tenga el objeto, más fuerza necesitas (es más difícil empujar un camión que una bici). La fuerza neta es igual a la masa por la aceleración.
3. Acción y Reacción: Las fuerzas siempre vienen en pares. Si tú empujas a la pared (Acción), la pared te empuja a ti con la misma fuerza pero en sentido contrario (Reacción). Ojo: Estas fuerzas NO se anulan porque actúan sobre cuerpos distintos (una sobre la pared, otra sobre ti).

3. Energía y Tierra: El Motor del Universo

La energía es un concepto abstracto: es la capacidad para realizar trabajo (cambiar el estado de algo). En mecánica, nos enfocamos en dos tipos:

Energía Mecánica

• Energía Cinética (Ec): Es la energía del movimiento. Depende de la masa y de la velocidad al cuadrado. Si vas el doble de rápido, tienes CUATRO veces más energía (por eso los choques a alta velocidad son tan destructivos).
• Energía Potencial Gravitatoria (Ep): Es energía "almacenada" por la altura. Depende de la masa, la gravedad y la altura. Si sueltas el objeto, esa energía potencial se transformará en cinética.
• Principio de Conservación: En un sistema ideal (sin roce con el aire), la Energía Mecánica Total (Ec + Ep) se mantiene constante. La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de altura a velocidad y viceversa.

Calor y Temperatura: No son lo mismo

Temperatura: Es una medida de qué tan rápido se mueven (vibran) las partículas de un cuerpo. Es un promedio. Se mide con termómetro (Celsius, Kelvin).
Calor: Es energía en tránsito. Es energía que fluye "naturalmente" desde un cuerpo con mayor temperatura hacia uno con menor temperatura, hasta que se igualan (equilibrio térmico).

¿Cómo viaja el calor?
1. Conducción: Por contacto directo (tocar una olla caliente).
2. Convección: Por movimiento de fluidos (el aire caliente sube, el frío baja).
3. Radiación: Por ondas electromagnéticas (el calor del Sol o de una estufa). Es la única que viaja por el vacío.

Dinámica Terrestre (La Tierra Viva)

La Tierra no es una roca sólida estática. Su capa externa (Litósfera) está rota en grandes piezas llamadas Placas Tectónicas que flotan sobre una capa viscosa (Astenósfera). Al moverse, interactúan en sus bordes:

• Límites Convergentes (Choque): Dos placas chocan. Si una es oceánica y otra continental (como Nazca y Sudamericana), la más densa se mete debajo (Subducción). Esto genera terremotos, volcanes y cordilleras (Los Andes).
• Límites Divergentes (Separación): Las placas se separan y sale magma desde abajo, creando nueva corteza. Ocurre en el fondo del mar (Dorsales).
• Límites Transformantes (Roce): Las placas se deslizan lateralmente una junto a la otra. No crean ni destruyen corteza, pero generan sismos (Falla de San Andrés).

4. Electricidad: El Flujo de Cargas

Todo se basa en las cargas eléctricas (protones + y electrones -). Cargas iguales se repelen, cargas distintas se atraen.

Los 3 Mosqueteros del Circuito

• ⚡ Corriente Eléctrica (I - Intensidad): Es el caudal de electrones que circula por el cable. Imagina agua fluyendo por una manguera. Se mide en Amperes (A).
• 🔋 Voltaje (V - Tensión): Es la "presión" o fuerza que empuja a los electrones para que se muevan. Es la energía que entrega la pila o el enchufe. Se mide en Volts (V).
• 🛑 Resistencia (R): Es la oposición que presenta el material al paso de la corriente. Es como si la manguera fuera estrecha o tuviera piedras. Se mide en Ohms (Ω).

Circuitos: ¿Serie o Paralelo?

• En Serie (Fila india): Las ampolletas están una tras otra en un solo camino. La corriente es la misma para todas, pero el voltaje se reparte (iluminan menos). Si una se quema, se corta el camino y todas se apagan. (Como las luces de navidad antiguas).
• En Paralelo (Caminos independientes): Cada ampolleta tiene su propio camino directo a la fuente. Todas reciben el mismo voltaje completo (iluminan bien). La corriente se reparte. Si una se quema, las otras siguen funcionando. Así es la instalación de tu casa.