Energía, trabajo, ondas y electricidad
Este dominio agrupa la física clásica que aparece en la PAU: conservación de la energía, calorimetría, movimiento ondulatorio y circuitos. Los ejercicios combinan una fórmula con un cambio de unidades y una interpretación del resultado, así que el punto crítico es justificar el modelo y manejar kWh, julios, hercios y ohmios sin mezclarlos.
Energía, trabajo y calor
- W = F·d·cos θ; E_c = ½mv²; E_p = mgh; P = W/t; η = E_útil/E_total.
- 1 kWh = 3,6·10⁶ J.
- Q = m·c·ΔT (agua: c = 4180 J kg⁻¹ K⁻¹); en cambios de fase Q = mL.
- En un balance, la energía que cede un cuerpo caliente no siempre la gana íntegra el frío: parte se pierde al entorno.
Ondas
- v = λ·f; T = 1/f. Ondas mecánicas (sonido, v ≈ 340 m/s en aire) frente a electromagnéticas (luz, c = 3·10⁸ m/s).
- Longitudinales (sonido) y transversales (cuerda, luz).
- Reflexión, refracción (n₁ sen θ₁ = n₂ sen θ₂), difracción, interferencia y efecto Doppler.
Electricidad
- Ley de Ohm: V = I·R. En serie la intensidad es común y R_eq = ΣR; en paralelo el voltaje es común y 1/R_eq = Σ(1/R).
- Potencia: P = V·I = I²R = V²/R; energía consumida = P·t.
Ejemplo resuelto
Un radiador de 2000 W funciona 1,5 h con un precio de 0,15 €/kWh. E = P·t = 2,0 kW · 1,5 h = 3,0 kWh = 3,0 · 3,6·10⁶ = 1,08·10⁷ J. Coste = 3,0 · 0,15 = 0,45 €. Si el rendimiento de la instalación fuera del 80 %, solo 0,8 · 3,0 = 2,4 kWh serían calor útil y el coste por kWh útil subiría.
Errores que cuestan puntos
- Confundir potencia (W) con energía (kWh o J).
- Olvidar multiplicar por el tiempo al pasar de potencia a energía.
- En paralelo, obtener una R_eq mayor que la menor de las resistencias (imposible).
- Usar grados en lugar de radianes en trigonometría o confundir frecuencia con periodo.
- Ignorar pérdidas y dar rendimientos del 100 %.