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Actividad 1: Péndulos físico y simple

Instrucciones:

Parte 1. Construcción del péndulo físico

1. De forma individual construye un péndulo físico con la tabla de madera.

2. Mide con la cinta métrica la tabla de madera y marca con el plumón tres puntos

importantes: el centro de masa a la mitad de la tabla, eje de rotación 1, a 2 cm

del extremo de la tabla, y eje de rotación 2, a 10 cm del mismo extremo de la

tabla.

3. Perfora con el clavo grueso los dos ejes de rotación, procurando que queden los

agujeros lo más redondo posible.

4. Utiliza la lija fina para que los agujeros presenten la mínima fricción posible.

5. Cuelga el péndulo físico colocando el clavo delgado en el eje de rotación 1, y

clavándolo en una superficie vertical.

6. Recuerda tomar fotos del péndulo para integrarlas al reporte final.

Parte 2. Determinación de parámetros del M.A.S. para el péndulo físico y su péndulo simple

equivalente.

7. Pon a oscilar el péndulo físico en el eje de rotación 1, con una amplitud de 15° y

registra el tiempo de 5 oscilaciones.

8. Repite el procedimiento anterior 5 veces para que obtengas el valor promedio

del periodo y la frecuencia angular.

9. Repite los puntos 7 y 8 haciendo oscilar el péndulo físico en el eje de rotación 2,

y escribe los resultados en la siguiente tabla:

Eje de

rotación

Distancia del

eje al C.M.

Tiempo en 5

oscilaciones

Periodo

promedio

Frecuencia

angular

1

2

10. Reúnete en equipos por medio de Skype, Google Docs o algún otro chat y

compartan los resultados de la tabla anterior (si aún no están definidos los

equipos puedes trabajar de manera individual).

11. Cada integrante trabajará con los resultados de la tabla de otro compañero.

http://bbsistema.tecmilenio.edu.mx/bbcswebdav/institution/UTM/tetramestre/profesional/fi/fi13152/cel/tema1.htm#collapseAct



12. Empleen la ecuación de la frecuencia angular para el péndulo simple y

determinen la longitud equivalente, escribiendo los resultados en la siguiente

tabla:

Péndulo físico

con eje de

rotación:

Longitud del péndulo

simple equivalente:

Frecuencia angular

péndulo simple

equivalente:

Periodo del péndulo

simple equivalente:

1

2

Parte 3. Determinación experimental del valor de la gravedad mediante el péndulo físico.

13. Empleen el teorema de los ejes paralelos para obtener las ecuaciones en función

de la masa para cada uno de los péndulos físicos y empleando las frecuencias

angulares de la tabla del punto 8, determinen el valor de la gravedad,

escribiendo los resultados en la siguiente tabla:

Péndulo físico

con eje de

rotación:

Expresión del momento

de inercia respecto al eje

de rotación:

Frecuencia

angular:

Valor experimental de

la gravedad:

1

2

14. Comenten vía Skype, Google Docs o algún otro chat, si hay diferencias en los

valores de la gravedad obtenidos experimentalmente, comparado con el valor

teórico de 9.81 m/s2. Escriban sus conclusiones.

Como preparación para el tema contesta de manera individual el siguiente ejercicio.



1. Para el siguiente caso, escribe los parámetros de la onda, en la ecuación de posición

transversal de la onda, sabiendo que la frecuencia angular es de 4 rad/s, el número de

onda es de 2 m-1 y la constante de fase es de 0 rad.

2. También obtén las ecuaciones de velocidad y aceleración transversales mediante la

derivada de la ecuación de posición y velocidad, respectivamente.

Actividad 2: Parámetros de la onda transversal

Instrucciones:

1. Haz funcionar la simulación “Onda en una cuerda” (al igual que los otros

simuladores este se encuentra en la sección de Recursos) y realiza lo siguiente:

a. Haz clic en las ventanitas de “reglas” y “contador”, reduce a cero en el

botón de “amortiguación”, también activa las opciones de “sin final” y de

“oscilación”, para tener la propagación constante de ondas en una

cuerda, luego haz clic en “pausa” y también en el botón de “play” en el

cronómetro.

b. A continuación mide con las reglas horizontal y vertical, tanto la longitud

de onda, como la amplitud de la onda en la cuerda.

c. Haz funcionar la simulación paso por paso haciendo clic “paso” para que

registres el periodo de la onda y con ello calcula la velocidad de la onda y

la frecuencia angular.

d. Reduce el botón de “frecuencia” a 40 y haz clic en el botón de “play” por

unos 3 segundos para que se ajuste a la nueva onda y luego haz clic en

“pausa” para repetir los incisos b) y c), por último reduce el botón de

“frecuencia” a 30, y repetir todo lo anterior escribiendo los resultados

obtenidos en la siguiente tabla de los parámetros de la onda:

Botón de

frecuencia A λ T V K ω

50

40




30

e. Con el botón de “frecuencia” en 30, aplica la función de “imprimir

pantalla” para que obtengas las cuatro figuras de la onda propagándose

en la cuerda para los casos en que la constante de fase toma los valores

de 0 rad, π/4 rad, π/2 rad, y 3π/4 rad. Como sugerencia, guíate con el

punto rojo del disco del oscilador que genera la onda, el cual gira con

velocidad angular negativa (a favor de las manecillas del reloj), que

corresponde a una propagación de la onda en la dirección positiva del eje

(x).

f. Al disco del oscilador y la ubicación del punto rojo se le llama círculo de

fase, en donde el parámetro de la onda ω “frecuencia angular”,

corresponde a la velocidad angular del punto rojo en el círculo de fase.

Para la propagación de las ondas, con el botón de frecuencia en 30, 40 y

50, registra el tiempo de una vuelta (periodo) del punto rojo en el círculo

de fase, determinando la velocidad angular. Escribe los resultados en la

siguiente tabla y compara estos valores con los de la frecuencia angular

de la tabla del inciso d).

Botón de

frecuencia

Tiempo en una vuelta

(periodo)

Velocidad angular

(rad/s)

Frecuencia angular

en (rad/s)

50

40

30

2. El aprendizaje obtenido en esta actividad te será de utilidad para comprender el

fenómeno de propagación de las ondas en medios mecánicos, como cuando se

toca las cuerdas en una guitarra, o bien las ondas sonoras propagándose en

instrumentos musicales.

Como preparación para el tema, contesta de manera individual el siguiente ejercicio.



El efecto Doppler consiste de en qué un observador escucha una frecuencia f´, diferente a la

frecuencia f que emite una fuente de sonido en movimiento.

1. A través de una sustitución directa en la ecuación de Doppler, determina esta

frecuencia f´, considerando que el observador está en reposo, y que la fuente se

acerca a una velocidad de 20 m/s, emitiendo un sonido a una frecuencia de 600 Hz.

2. ¿De qué manera cambia la frecuencia escuchada por el observador si la fuente

estuviera alejándose con la misma velocidad?

Actividad 3: Generador de tonos y batimientos

Instrucciones:

1. Reúnanse en equipos, cada quien debe tener una computadora

o tablet conectada a bocinas portátiles.

2. Utiliza algunos de los programas de instalación sugeridos en la sección de

Recursos, para instalar en tu computadora un programa de computadora

generador de tonos o sonidos de frecuencia variable, de preferencia “Audacity”,

que es un programa que se puede descargar gratuitamente para “Windows” o

“Mac”, y que te permite producir más de un sonido a la vez en la misma

computadora, lo cual será útil para analizar interferencia de sonidos y algunos

de sus efectos.

http://audacity.sourceforge.net/?lang=es

3. Haz funcionar el programa generador de tonos, en el caso del programa

“Audacity”, ir a la pestaña de “generate” y seleccionar la opción de “tone”

escogiendo los valores de frecuencia que se indican en la siguiente tabla y

escriban tanto la claridad de la percepción del sonido, así como las

características del tono, si es muy bajo, bajo, medio, alto o muy alto. Ten

conectadas y encendidas las bocinas portátiles a tu computadora con un nivel

de volumen adecuado. Para que se reproduzca el tono o frecuencia del sonido

seleccionado deben hacer clic en el botón de “play”, y con el botón de “stop”

detener el sonido, para luego cambiar de frecuencia nuevamente en la pestaña

de “generar”.

Frecuencia en

Hertz Claridad de percepción Característica del tono




20

60

100

150

200

300

400

600

1000

4. Escribe tus observaciones en relación a frecuencias de los sonidos escuchados

y de los que no se alcanzan a percibir, o tu percepción es muy baja, y también

qué sonidos resultan molestos al oído.

5. Ahora en la pestaña de “edit” selecciona la opción de “duplicate” para observar

el fenómeno del sonido llamado “pulsaciones” o “batimientos” que resulta de la

interferencia de dos sonidos de frecuencias cuya diferencia entre ellas debe ser

menor a 20 para percibir claramente este fenómeno, por lo tanto, fija el primer

sonido en la frecuencia de 300 Hz, y el segundo sonido ve cambiándolo a los

valores mostrados en la siguiente tabla.

Escribe los resultados de los batimientos percibidos, así como la frecuencia

promedio del sonido resultante.

Frecuencia fija del primer sonido=300 Hz



Frecuencia

segundo sonido

Diferencia

de frecuencias

Pulsos en 3

segundos

Batimientos por

segundo

Frecuencia

promedio

300

301

302

306

310

315

320

325

299

298

6. Escribe tus observaciones en relación a que tan fácil o difícil resulta distinguir

las pulsaciones o batimientos y qué aplicaciones puede tener este fenómeno.

7. Graba las pulsaciones percibidas para los casos de número de batimientos en

donde las frecuencias en Hertz del segundo sonido son: 300, 301, 302, 306 y 310,

empleando el mismo programa “Audacity” , pero una vez que ya se tengan

generado los dos sonidos, no dar clic en el botón de “play”, en lugar de esto, ve

a la pestaña “transport” para seleccionar “record” y empezará a grabar, observa

que en la parte de debajo de la pantalla se encuentra la ventana de “Audio



position” que es un cronómetro que inicia cuando se empieza a grabar, debes de

parar la grabación alrededor de los 3 segundos, lo cual es exacto si en la

ventana de al lado: “End-Length” fijas el tiempo de 3 segundos y se detendrá la

grabación automáticamente. Por otro lado, en la imagen que se generó,

aparecerá la interferencia de las dos ondas de sonido, observándose los

máximos que corresponde a los batimientos que se van produciendo, de esta

manera se puede contar dichas pulsaciones en los tres segundos para

determinar los batimientos por segundo. No olvides dar clic en “salvar la

grabación” dentro de la pestaña de “file”. Ya que realicen todo esto, escribe los

resultados en la siguiente tabla:

Frecuencia fija del primer sonido=300 Hz

Frecuencia segundo

sonido

Diferencia

de frecuencias

Pulsos en 3

segundos

Batimientos por

segundo

300

301

302

306

310

8. Dibujen cualitativamente las gráficas de la superposición de los dos sonidos con

la diferencias de frecuencias de la tabla anterior. Estas gráficas son similares a

la mostrada en la siguiente figura:



http://www.amadeux.net/sublimen/articoli/battimenti_stimoli_e_induzioni_cerebrali.html solo para fines educativos.

9. El aprendizaje obtenido en esta actividad te será de utilidad para comprender el

fenómeno pulsaciones o batimientos, el cual es útil para afinar instrumentos

musicales, como una guitarra, un piano, etc. Los compositores de música

también emplean este fenómeno como técnica para determinar los tonos

correctos en la música.

1. Para comenzar, deberás tener listo tu computadora o Tablet para que puedan

funcionar correctamente los simuladores computacionales que se van a emplear como

laboratorio de física virtual, por lo que debes asegurarte de tener instalado los

programas: Java y Adobe Flash Player, en caso de que no sea así revisa la sección de

Recursos y podrás encontrarlos para descargar.

2. Para el primer criterio de evaluación, en donde el propósito es determinar los

diferentes parámetros que caracterizan al M.A.S. en un sistema masa-resorte, haz

funcionar la simulación “Laboratorio de resortes y masa” (recuerda que se encuentra

en la sección de Recursos) y realiza lo siguiente:

a. Haz clic para activar el reloj y también aumenta la fricción a “mucho” para

evitar por lo pronto que el sistema oscile intermitentemente ya que primero

debes determinar la constante de fuerza del resorte.

b. Cuelga la masa de 50 g en el resorte 1 y con la regla mide la distancia que se

estiró el resorte, haz lo mismo con las masas de 100 g y de 250 g en los

resortes 2 y 3.

c. Llena la siguiente tabla para determinar la constante del resorte, mediante la

ley de Hooke:



Resorte Masa Estiramiento Constante del resorte

1 50g

2 100g

3 250g

d. Quita las masas graduadas en gramos y ahora cuelga las masas de colores

verde, dorada y roja en los resortes 1, 2 y 3, respectivamente y calcula las

masas (en g) de estos objetos, llenando la siguiente tabla:

Resorte Constante del resorte Estiramiento Masa

1

2

3

e. Quita las masas de colores y ahora mueve el botón de “suavidad del resorte 3”

a la condición de “suave” y cuelga la masa de 50 g para que midas el

estiramiento del resorte y determines la constante del resorte “suave”, luego

aumenta la condición del resorte a “duro” y cambia la masa por la de 250 g,

para que nuevamente determines la constante del resorte “duro” y escribe los

resultados en la siguiente tabla:

Resorte Masa Estiramiento Constante del resorte

Normal 50g



Suave 50g

Duro 250g

f. Con la masa de 250 g en el resorte 3, en la condición de “duro”, sostén la

masa en la línea que corresponde al resorte sin estirar, y suelta la masa para

que se produzca un movimiento armónico simple (M.A.S), para una mejor

observación y precisión en las mediciones, haz clic en el tiempo “1/16” pera

tener un movimiento en cámara lenta. Activa también el reloj y toma el tiempo

5 oscilaciones para que calcules el periodo y lo compares con el periodo

teórico. Cuelga también las masas de 50 g y 100 g en los resortes 1 y 2, para

producir un M.A.S. similar al del resorte 3 y escribe los resultados en la

siguiente tabla:

Resorte Masa Tiempo en 5

oscilaciones

Periodo

experimental Periodo teórico

1 50g

2 100g

3 250g

g. Con el periodo experimental determina las constantes A, ω, Vmax, amax, y llena la

siguiente tabla:

Resorte

masa A ω Vmax amax

1-50g

2-100g



3-250g

h. Determina el valor de la constante de fase Φ considerando que el movimiento

inicia cuando se suelta desde arriba y escribe las ecuaciones de posición,

velocidad y aceleración para el movimiento de las masas unidas a cada uno de

los resortes 1, 2 y 3.

3. Para los otros dos criterios de evaluación, haz funcionar la simulación “Presión del

fluido y el flujo” (recuerda que se encuentra en la sección de Recursos) y realiza lo

siguiente:

i. Maximiza la pantalla y haz clic en la pestaña de flujo, también activa la regla y

el medidor de flujo.

j. Reduce el diámetro de la sección central a un valor de 1 m, tomando con el

“mouse” la agarradera de cilindro amarillo conectado al tubo, haz lo mismo con

las agarraderas que están a los lados. Utiliza la regla para medir y también el

medidor de flujo para que registres el área de esa sección angosta.

k. Aumenta el diámetro de los extremos del tubo al valor de 3 m, mueve el

medidor de flujo para registrar el área de esa sección ancha, haz lo mismo con

las agarraderas que están a los lados para de esta manera tener construido

virtualmente el medidor de Venturi como se muestra en la siguiente figura:



l. Llena la siguiente tabla sobre las mediciones anteriores:

Sección Diámetro Área calculada Área del medidor de

flujo

Ancha en

entrada

Angosta

Ancha en salida

m. Aplica las ecuaciones de gasto de flujo, de continuidad y de Bernoulli, para que

determines las velocidades y presiones en las secciones anchas y angostas,

con el “mouse” arrastra los medidores de velocidad y de presión en las



secciones anchas y angosta, y con esto puedes checar tus resultados que

calculaste con los valores que indican estos medidores, escribe tus resultados

en la siguiente tabla.

Sección Gasto

del flujo Velocidad

Velocidad

medidor Presión

Presión

medidor

Ancha en

entrada

Angosta

Ancha en

salida

Actividad 4: Medición teórica y experimental del flujo de calor en un

cuarto de una casa

Instrucciones:

Selecciona el cuarto de una casa tomando en cuenta lo siguiente:

1. Se va a determinar qué tanto calor se transfiere en una hora del exterior de la

casa al cuarto. También se sugiere que una o dos de sus paredes estén en

contacto con el exterior

2. Identifica los materiales con el que está construido el cuarto y obtén las

dimensiones geométricas del cuarto. Escribe los resultados en la siguiente

tabla:

Sección del cuarto Materiales Espesores estimado Dimensiones geométricas

puerta

ventana




paredes

techo

piso

3. Reflexiona sobre el tipo de material con el que están construidos las paredes y

el techo. De acuerdo al sentido común ¿qué materiales serían mejor aislantes

térmicos?

4. Selecciona los valores de conductividad térmica para cada uno de los materiales

5. Calcula el área de cada sección del cuarto y escríbelos en la siguiente tabla:

Sección del cuarto Materiales Conductividad térmica Área

puerta

ventana

paredes

techo

piso

6. Mide la temperatura interior y exterior del cuarto, colocando el termómetro

pegado a la placa de cada sección, en el caso del piso, como temperatura

exterior debe estimarse la temperatura del subsuelo

7. Calcula el cambio de temperatura como la diferencia entre la temperatura

exterior con la del interior. Escribe los resultados en la siguiente tabla:

Sección del cuarto Temperatura exterior Temperatura interior Cambio de temperatura

puerta

ventana



paredes

techo

piso

8. Reflexiona sobre los valores de las conductividades térmicas de los materiales

con los que está construido el cuarto y en cómo se verían afectadas dichas

conductividades si se cambian las paredes y el techo por materiales que sean

mejores aislantes térmicos

9. Emplea la ecuación de flujo o transferencia de calor para cada placa y determina

el flujo de calor, escribiendo los resultados en la siguiente tabla:

Sección del cuarto Materiales Flujo de calor

puerta

ventana

paredes

techo

piso

10. Obtén el total del flujo de calor y determina el calor transferido en una hora en

unidades de BTU:

Flujo total de calor

Calor transferido en una hora en Joules

Calor transferido en una hora en BTU



11. Haz sugerencias que ayuden a reducir la transferencia de calor para que sea

menor la cantidad transferida en una hora

12. Reflexiona sobre al valor obtenido del flujo de calor y el calor transferido en una

hora, convirtiendo este calor en BTU y propón qué cambios se podrían realizar

ya sea en el diseño, o bien, en parámetros geométricos, a fin de reducir este

flujo de calor y lograr un mayor ahorro de energía

13. Comparte con tus compañeros los resultados encontrados a través de algún

medio electrónico


1. Considera el caso de un proceso termodinámico de tipo isobárico, en donde la presión

de gas dentro de un pistón es constante y tiene un valor de 2000 pascales. Si el

volumen varía de 0.6 m3 a un valor de 0.2 m, y por otro lado el gas absorbe 8000 J de

calor, determina lo siguiente:

a. El trabajo que se lleva a cabo en este proceso

b. ¿Es trabajo realizado por el gas o sobre el gas?

c. Una gráfica de presión en función del volumen para este proceso a presión

constante

d. ¿Cómo se relaciona el área formada con la gráfica del inciso anterior y con el

resultado del trabajo en el inciso a)?

e. El cambio de energía interna empleando directamente la ecuación de la

Primera Ley de la Termodinámica

Actividad 5: Variables de estado y Primera Ley de la Termodinámica

Instrucciones:

En esta actividad se aplicarán las siguientes ecuaciones y principios de la

termodinámica:

a. Ecuación general de los gases ideales

b. Definición de trabajo en termodinámica

c. Ecuaciones de calor en procesos termodinámicos isobárico e isovolumétrico

d. Ecuación de la Primera Ley de la Termodinámica

e. Ecuación de la eficiencia térmica para el ciclo termodinámico




El aprendizaje obtenido en esta actividad te ayudará a comprender el principio de

funcionamiento de las máquinas térmicas, en particular los procesos termodinámicos

que se llevan a cabo dentro de los cilindros de un automóvil de gasolina

1. Considera la siguiente gráfica que indica cómo está variando la presión en

función del volumen dentro de un cilindro que contiene dos moles de gas

monoatómico:

2. Determina las temperaturas en cada punto, empleando la Ley de los Gases

Ideales y escribe los resultados en la siguiente tabla:

Punto Volumen Presión Temperatura

a

b

c

3. Determina los valores de calor, trabajo y cambio en la energía interna del gas,

empleando la Primera Ley de la Termodinámica y las ecuaciones de calor y de

trabajo. Escribe los resultados en la siguiente tabla:

Proceso Calor (Q) Trabajo (W) Cambio energía interna (ΔU)

a

b



c

4. Determina la eficiencia del sistema termodinámico


La Ley de Snell es una ecuación matemática que se aplica para determinar al ángulo de

refracción q2 de un rayo de luz que viene de un medio, por ejemplo aire, y luego incide el

rayo a un cierto ángulo q1 (con respecto a la vertical), en otro medio con diferente densidad,

por ejemplo agua. Si esta ecuación es:

n1 sen(θ1 ) = n2 sen(θ2 )

Imagen obtenida de: http://telsystemti.wordpress.com/ley-de-snell/ Solo para fines educativos

En donde n1 y n2 son los índices de refracción de cada medio (asociado a su densidad), y en

este caso, los valores de estos índices de refracción son para el aire 1 y para el agua 1.33,

determina el ángulo refractado o desviado al entrar al agua, considerando que el rayo

incidente va a un ángulo de 37°

Realiza lo mismo pero ahora considerando que el rayo proviene del agua y se va a refractar en el aire

Actividad 6: Reflexión interna total y Ley de Snell

Instrucciones:

El aprendizaje obtenido en esta actividad te ayudará a comprender el fenómeno de

refracción de la luz, el cual se te presentará en tu vida diaria y de forma eventual en tus

actividades como profesionista y te será necesario recordar los principios de su

funcionamiento.




Realiza la siguiente actividad usando el simulador Torciendo la luz.

1. Maximiza la pantalla y haz clic en el botón rojo para hacer funcionar el láser

2. Selecciona el transportador de la caja de herramientas y mide los ángulos

incidente, reflejado y refractado

3. Emplea la Ley de Snell para determinar el ángulo teórico refractado

4. Escribe los resultados en la siguiente tabla:

Ángulo incidente Ángulo reflejado Ángulo refractado del

simulador

Ángulo refractado por lay

de Snell

5. Con el simulador revisa si se presenta el fenómeno de reflexión interna total. En

caso de que no, reflexiona al respecto, además de realizar el cálculo

correspondiente

6. Selecciona el medio “agua” en donde se encuentra el láser y “aire” en el medio

de refracción, muevan el láser desde un ángulo de 30° hasta encontrar

experimentalmente el ángulo crítico en donde se presenta el fenómeno de

reflexión interna total

Escribe tus resultados en la siguiente tabla:

Ángulo de incidencia Ángulo de refracción

30°

40°

50°

60°

θc



7. Emplea la Ley de Snell para obtener analíticamente los ángulos refractados y

escriban los resultados

8. Encuentra el valor de ángulo crítico y checa si hay diferencias entre la tabla

anterior y esta:


30°

40°

50°

60°

θc

9. Emplea la ley de Snell y verifica con el simulador el ángulo crítico para el caso

de los medios incidente=vidrio y medio refractado=agua


Índice de refracción medio

incidente Índice de refracción medio refractado Ángulo crítico

agua n1=1.33 aire n2=1

vidrio n1=1.5 aire n2=1

10. Selecciona el caso del medio desconocido: “Misterio A” y comienza a mover el

láser desde un ángulo de 10° hasta encontrar experimentalmente el ángulo

crítico en donde se presenta el fenómeno de reflexión interna total





10°

15°

20°

25°

11. Una vez que descubras experimentalmente el ángulo crítico, determina

analíticamente el valor del índice de refracción del medio incidente desconocido

12. Selecciona ahora el caso del medio desconocido: “Misterio B” y repite el

procedimiento de los puntos. Escribe tus resultados en la siguiente tabla:


refractado Ángulo crítico


refractado

agua n1 aire n2=1

agua n1 aire n2=1

Como evidencia del Módulo 2 realizarás un reporte de las siguientes operaciones:

Obtener la eficiencia del sistema termodinámico

Obtener las distancias focales en lentes convergentes

Obtener los diagramas de rayos principales para formar las imágenes

Determinar de parámetros de las imágenes formadas

1. Para el primer criterio de evaluación de la actividad considera la siguiente gráfica que

indica cómo está variando la presión en función del volumen dentro de un cilindro que

contiene cinco moles de gas monoatómico:



a. Determina las temperaturas en cada punto empleando la Ley de los Gases

Ideales y escribe los resultados en la siguiente tabla:

Punto Volumen Presión Temperatura

a

b

c

b. Determina los valores de calor, trabajo y cambio en la energía interna del gas,

empleando la Primera Ley de la Termodinámica y las ecuaciones de calor y

trabajo.

Escribe los resultados en la siguiente tabla:

Proceso Calor (Q) Trabajo (W) Cambio energía interna (ΔU)

a

b

c

c. Determina la eficiencia del sistema termodinámico:



2. Haz funcionar la simulación Geometric optics y realiza lo siguiente:

a. Haz clic en las ventanas de “rayos principales” para activar la regla

b. Fija el índice de refracción de la lente en 1.5 y su diámetro en 1 m

3. Para el segundo criterio de evaluación emplea la fórmula del fabricante de lentes y

realiza lo siguiente:

a. Considerando una lente biconvexa, en donde R2=-R1, calcula analíticamente

las distancias focales de tres lentes con radios de curvatura de 70 cm, 80 cm y

90 cm. Escribe los resultados en la siguiente tabla y compara los resultados

con la medición directa con la regla de la distancia focal, que es la distancia

desde el centro de la lente hasta el punto focal que está marcado con una X:

Radio de curvatura (R) Distancia focal

calculada (f)

Distancia focal

medida con regla (f)

70 cm

80 cm

90 cm

b. Empleando la fórmula del fabricante de lentes, calcula los nuevos índices de

refracción de las lentes para mantener una distancia focal de 80 cm con radios

de curvatura de 70 cm y 90 cm.

Escribe los resultados en la siguiente tabla midiendo con la regla la distancia

focal pero cambiando en el simulador el valor del nuevo índice de refracción:

Radio de curvatura (R) Nuevo índice de refracción (n) Distancia focal

medida con regla (f)

70 cm



90 cm

4. Para el tercer criterio de evaluación realiza lo siguiente:

a. Fija en el simulador el índice de refracción de la lente en 1.5, el diámetro en 1

m y la distancia focal en 0.8 m y cerciórate que la opción de “rayos principales”

se encuentre activada.

b. Como la regla solo mide distancias horizontales, marca con un pedazo de

papel la longitud (vertical) del lápiz desde la goma hasta la punta y escribe este

valor que corresponde a la altura del objeto ho

c. Dibuja el diagrama de los tres rayos principales, tanto los incidentes como los

refractados para que formes las imágenes en los diferentes casos de distancia

(en cm) del objeto a la lente de: do = 200, 180, 120, 80 y 40 cm

d. Después de realizar los dibujos de los diagramas de rayos para cada distancia,

comprueba tus resultados empleando el simulador computacional en donde

debes colocar al lápiz-objeto a cada una de las distancias indicadas en el

punto anterior. Por otro lado, asegúrate de colocar al objeto haciendo coincidir

la goma del lápiz en el eje focal. Para cada una de estas distancias y con la

ayuda de la regla, ve llenando la siguiente tabla de resultados sobre las

distancias (en cm) a la imagen ( di ) y las alturas (en cm) de la imagen ( hi ),

así como el tipo de imagen, si es real o virtual, y su orientación, si es derecha o

invertida, etc.. Esto te servirá de apoyo para el tercer criterio de evaluación:

Distancia objeto

( do )

Distancia imagen

( di )

Altura imagen

( hi ) Tipo de imagen y orientación

200

180

120

80

40



e. Empleando la función de la tecla de tu computadora “imprimir pantalla”, graba

cada una de las pantallas que muestran los diagramas de rayos para cada

distancia del objeto a la lente y posteriormente imprime las imágenes grabadas

y anéxalas a tu reporte de resultados, correspondientes al segundo criterio de

evaluación

5. Para el cuarto criterio de evaluación realiza lo siguiente:

a. Empleando la ecuación de la lente (fórmula de Gauss), así como la ecuación

de amplificación y altura de la imagen, realiza analíticamente los cálculos para

obtener las distancias a la imagen, altura de la imagen y factor de

amplificación. Escribe tus resultados en la siguiente tabla:

Distancia objeto

( do )

Distancia imagen

( di )

Altura imagen

( hi ) Factor de amplificación

Tipo de imagen y

orientación

200

180

120

80

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