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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.




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

Expresión del momento

con eje de
rotación:

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

50

40


ω



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

Tiempo en una vuelta

Velocidad angular

Frecuencia angular

frecuencia

(periodo)

(rad/s)

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

Batimientos por
segundo

Diferencia
de frecuencias

Pulsos en 3
segundos

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

Diferencia

Pulsos en 3

Batimientos por

sonido

de frecuencias

segundos

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

1

50g

2

100g

3

Estiramiento


Constante del resorte

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


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

Normal

Estiramiento


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

1

100g

3

Periodo
experimental

50g

2

Tiempo en 5
oscilaciones

Periodo teórico

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

puerta

ventana


Dimensiones geométrica



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

puerta

ventana


Cambio de temperatur



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 m 3 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.
b.
c.
d.
e.

Ecuación general de los gases ideales
Definición de trabajo en termodinámica
Ecuaciones de calor en procesos termodinámicos isobárico e isovolumétrico
Ecuación de la Primera Ley de la Termodinámica
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)

a

b


Cambio energía interna (ΔU



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
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

agua n1=1.33

aire n2=1

vidrio n1=1.5

Ángulo crítico

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

agua n1

aire n2=1

agua n1

refractado

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)

a

b

c

c. Determina la eficiencia del sistema termodinámico:


Cambio energía interna (ΔU)



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 R 2=-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)

70 cm


Distancia focal
medida con regla (f)



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 )

200

180

120

80

40


Tipo de imagen y orientación



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

200

180

120

80

40


Tipo de imagen
orientación

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