Aprender Física

Artículos cortos sobre conceptos con enlaces para explorar las ideas en simulaciones interactivas.

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Artículos sobre conceptos

El movimiento de proyectiles, explicado
Cuando lanzas una pelota, pateas un balón de fútbol al aire o disparas un cañón, la trayectoria resultante es una de las formas más reconocibles de la física: una parábola. El movimiento de proyectiles analiza esto dividiendo el movimiento del objeto en dos partes completamente independientes: una velocidad horizontal constante y una velocidad vertical que la gravedad acelera de manera constante hacia abajo. Ninguna de las dos partes «sabe» de la otra; tratarlas por separado y luego recombinar los resultados es lo que permite predecir con exactitud qué tan lejos viajará un proyectil, cuánto tiempo permanecerá en el aire y qué tan alto subirá, usando nada más que cinemática básica.
La ley de Ohm y los circuitos de corriente continua
Todo circuito que construyas —desde una simple linterna hasta un cargador de teléfono— gira sobre las mismas tres magnitudes: con cuánta fuerza empuja la batería (voltaje), cuánta carga fluye como resultado (corriente) y con cuánta intensidad se resisten a ese flujo los componentes en el camino (resistencia). En las partes óhmicas, la ley de Ohm, V = IR, une estas tres magnitudes con una proporcionalidad lo bastante simple como para predecir el comportamiento de un circuito con nada más que aritmética, y es la base de toda técnica de análisis de circuitos más avanzada que viene después, desde redes en serie y en paralelo hasta los circuitos de corriente alterna usados en la electrónica real.
Efecto fotoeléctrico
Ilumina la superficie de un metal y, en las condiciones adecuadas, expulsará electrones —un resultado tercamente extraño cuando la física clásica intentó explicarlo—. La teoría ondulatoria del siglo XIX predecía que una luz más tenue también debería expulsar electrones, solo que más despacio, dando tiempo suficiente para acumular energía. Los experimentos reales mostraron lo contrario: por debajo de una frecuencia de corte precisa, ninguna intensidad ni ninguna espera produce un solo electrón, mientras que incluso la luz más débil por encima de esa frecuencia expulsa electrones al instante. La explicación de Einstein de 1905 —que la propia luz llega en paquetes discretos de energía, más tarde llamados fotones— resolvió el enigma y se convirtió en uno de los resultados fundacionales de la mecánica cuántica, por el cual ganó el Premio Nobel de Física de 1921.
Ondas estacionarias en una cuerda
Pulsa la cuerda de una guitarra, sopla sobre la boca de una botella o agita una cuerda de saltar a la velocidad justa, y verás el mismo fenómeno: dos ondas que viajan en direcciones opuestas por el mismo medio interfieren y crean un patrón que parece quedarse quieto en lugar de desplazarse. Esto ocurre siempre que una onda se refleja en un extremo fijo o libre y se superpone con su propio reflejo —en la mayoría de las frecuencias, el resultado es una mezcla desordenada, pero en frecuencias resonantes específicas la interferencia se fija en un patrón limpio y estacionario de puntos que nunca se mueven (nodos) y puntos que oscilan entre el desplazamiento máximo (antinodos)—. Casi todos los instrumentos musicales, desde los de cuerda hasta los de viento y los parches de tambor, dependen exactamente de este comportamiento para producir un tono estable.
Flotación y principio de Arquímedes
Un enorme buque de carga de acero flota mientras que una pequeña moneda de acero se hunde —el mismo material, resultados radicalmente distintos, y la explicación no tiene que ver solo con el peso—. Cualquier objeto sumergido en un fluido desplaza parte de ese fluido, y el fluido empuja de vuelta con una fuerza hacia arriba exactamente igual al peso de lo desplazado —una relación descubierta hace más de dos mil años por Arquímedes y que aún se enseña, sin cambios, como una de las leyes cuantitativas más antiguas de la física—. Que ese empuje hacia arriba baste para sostener el objeto no depende solo de su peso, sino de su forma: el casco de un barco desplaza un volumen enorme de agua en relación con su peso, mientras que una moneda maciza desplaza muy poco.

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