Enunciat de la PAC 4 de l'assignatura de Física del Grau Multimèdia

1. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
Presentació
La PAC4 correspon a l’avaluació contínua dels mòduls 4, 5 i 6 de
l’assignatura Física per a Multimèdia.
Competències
 [8] Capacitat per crear i dissenyar els elements gràfics i visuals d'un
producte o aplicació multimèdia usant procediments creatius, fonaments
bàsics del disseny i un llenguatge formal.
 [22] Capacitat d'utilitzar els fonaments matemàtics, estadístics i físics per
comprendre els sistemes TIC.
 [23] Capacitat d'analitzar un problema en el nivell d'abstracció adequat a
cada situació i aplicar les habilitats i coneixements adquirits per abordar-lo
i resoldre'l.
 Introduir els conceptes físics necessaris per entendre el món multimèdia.
Es pretén facilitar la comprensió de les bases físiques dels elements que
componen els sistemes multimèdia amb la finalitat de conèixer i aprofitar
al màxim les seves possibilitats.
 Comprendre els fonaments de l'òptica i les seves lleis bàsiques.
 Comprendre la naturalesa dels fenòmens elèctrics, magnètics i
electrònics.
Objectius
L'objectiu de la PAC4 és la simulació de circuits elèctrics, de sistemes d’òptica
i representacions d’electromagnetisme amb l'ordinador. Així, s'aplicaran els
coneixements tant d’òptica, com d’electrostàtica i de circuits elèctrics adquirits
durant el curs.
Descripció de la PAC/pràctica a realitzar
En aquesta PAC es duran a terme diverses simulacions de sistemes físics
reals, com si d'un laboratori de física es tractés. La PAC està dividia en tres
parts, cadascuna de les quals tracta un tema diferent. En cada apartat es
treballa un mòdul diferent de l’assignatura, a partir de simulacions i applets.
1

2. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
Recursos
Per desenvolupar la PAC4 s’haurà d’utilitzar el programari Pspice, Crocodile
Science Player, i diferents applets disponibles a internet.
Bàsics
Com material bàsic podeu utilitzar els mòduls 4, 5, i 6 dels materials didàctics,
així com totes aquelles explicacions i aclariments que el consultor hagi
publicat a l’Aula. A més a més, a cada apartat de la PAC hi ha una explicació
de com fer servir el programari.
Complementaris
Tot i que no serà necessari per al desenvolupament de la PAC, podeu emprar
com a material complementari qualsevol dels enllaços a pàgines webs i llibres
de la bibliografia indicats a l’aula.
Criteris de valoració
Apartat A1: 3,5 punts
Apartat A2: 1,5 punts
Apartat B1: 2 punts
Apartat B2: 2 punts
Apartat C: 1 punt
Format i data de lliurament
Podeu presentar la pràctica en format Word, Openoffice o Acrobat (pdf). Tot i
així, seria preferible que la presentéssiu en format Word o Openoffice. També
s’han d’enviar els tres fitxers del PSpice que es detallen durant la PAC. La
data límit de lliurament és el dia 11 de desembre a les 23:59h de la nit.
2

3. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
A. Simulacions de circuits elèctrics
Realització apartat A
Per realitzar aquesta part de la pràctica, s’utilitzarà un programari de
simulació de circuits elèctrics molt complet, anomenat Pspice. Es tracta de
programari gratuït en la versió per estudiant. És un software molt útil per
obtenir valors d’alguns dispositius dels circuits quan aquests no se saben. Per
exemple, podem saber el valor d’una font de tensió i el valor de les
resistències d’un circuit, però ens pot faltar saber la intensitat que circula per
cada dispositiu. El Pspice és molt útil per fer aquest càlcul.
Descarrega i instal·lació de Pspice:
1. Descarregueu la versió estudiant Pspice de la seva web:
http://www.electronics-lab.com/downloads/cnt/fclick.php?fid=513
2. Una vegada descarregat, només heu d’executar l’instal·lable i seguir
els diferents passos.
3. A la mateixa pàgina podeu trobar un manual d’ús de Pspice. Tot i així,
a sota es descriuen tots els passos a seguir per realitzar l’apartat A de
la PAC.
Dibuix d’un circuit amb Pspice Schematics:
1. Dins el Pspice Student, veureu que hi ha diferents programes. Per
dibuixar els circuits, utilitzarem el programa Schematics que hi ha dins
del Pspice Student.
2. Aneu al menú “Draw” i allà a “Get new part” (figura 1).
Figura 1. Captura de pantalla del Pspice Schematics
3

4. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
3. Allà on posa “Part Name” heu de col·locar el nom del dispositiu que
voleu dibuixar (figura 2). A continuació us poso els noms de les
diferents parts que necessiteu:
 Resistència = “r”
 Font de tensió = “VDC”
 Terra = “GRD_EARTH”
Figura 2. Mostra de com col·locar una resistència en un circuit en el Pspice
4. Una vegada seleccionat el dispositiu que voleu afegir, cliqueu a “Place
& Close”.
5. Fent clic sobre la pantalla, es col·loca el dispositiu seleccionat sobre la
pantalla. Si premeu la Tecla “Esc”, es des-selecciona el dispositiu que
havíeu triat. Si voleu girar un dispositiu abans de col·locar-lo al circuit,
heu de clicar “Ctrl + r”.
6. Una vegada col·locat el dispositiu, es pot canviar el nom o el valor del
dispositiu. Per exemple, en una font de tensió es pot canviar el valor
del voltatge o el nom de la font. Per canviar-lo podeu fer:
4

5. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
a. Doble clic sobre el nom, i aleshores, apareix un quadre de
diàleg on es pot canviar aquest nom
b. Clic sobre el valor del dispositiu, també apareix un altre quadre
de diàleg (figura 3).
Figura 3. Requadre per col·locar el valor de la resistència en el Pspice
7. Per dibuixar un cable del circuit, aneu al menú “Draw” i cliqueu a
“wire”. Llavors us apareixerà un llapis, que us permetrà dibuixar cables
en la direcció i sentit que vulgueu.
8. Si voleu fer zoom sobre el circuit, a la part superior hi ha els botons de
zoom (figura 4).
Figura 4. Eines de zoom del Pspice Schematics
Simulació d’un circuit amb Pspice Schematics:
Una vegada dibuixat un circuit, podem obtenir les dades que ens falten
d’alguns dispositius del circuit. Per fer-ho, primer de tot hem hagut de dibuixar
el circuit, tal com s’ha explicat en la secció anterior. Ara anem a veure com
s’obtenen aquestes dades.
5

6. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
1. Per poder fer la simulació, el circuit ha d’estar tancat i hi hem de
col·locar el terra (“GRN_EARTH”). Fixeu-vos en la captura de pantalla
següent, on es mostra el dibuix d’un circuit tancat amb el terra afegit
(figura 5).
Figura 5. Circuit electrònic amb una resistència i una font de tensió
2. Una vegada tenim el circuit dibuixat, anem al menú “Analysis” i a
“Simulate” (figura 6).
Figura 6. Captura de pantalla de l’acció “Simulate” del Pspice
6

7. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
3. El programa ens avisarà si encara no hem desat l’arxiu amb un nom,
perquè per executar la simulació és necessari que l’arxiu estigui desat.
4. Una vegada executada la simulació, veurem que se’ns obre una nova
pantalla que es diu OrCAD PSpice. La tanquem i tornem al PSpice
Schematics.
5. Veurem els valors que ens dóna la simulació. Fixeu-vos en la figura 7.
La simulació ens ha donat el valor de la intensitat que circula per la
resistència R1 i per la font de voltatge.
Figura 7. Circuit electrònic amb els valors de la simulació
Apartat A1
A partir de tot el que s’ha explicat del funcionament de Pspice, construïu un
circuit amb una font de voltatge (VDC) i dues resistències (r) en paral·lel. El
voltatge de la font de tensió és de 9 V. Jugueu amb els valors de les
resistències, fins a aconseguir que circuli la mateixa intensitat per cadascuna
d’elles.
A1.1. Quin és el valor de les resistències?
7

8. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
A1.2. Quina és la intensitat que circula per la font de tensió? I per les dues
resistències?
A1.3. Quina diferència de potencial hi ha als extrems de cadascuna de les
resistències?
A1.4. Mostreu una captura de pantalla del resultat
Ara, amb els dispositius que teniu del circuit anterior, construïu un circuit amb
una font de tensió i les dues resistències en sèrie. Manteniu el voltatge de la
font de tensió a 9 V i el mateix valor per les resistències.
A1.5. Quina és la intensitat que circula per la font de tensió? I per les dues
resistències?
A1.6. Quina diferència de potencial hi ha als extrems de cadascuna de les
resistències?
A1.7. Mostreu una captura de pantalla del resultat
A1.8. A partir dels resultats obtinguts, analitzeu les característiques de la
diferència de potencial i la intensitat que circula per cada resistència segons si
estan en sèrie o en paral·lel.
Juntament amb el document Word, envieu els dos fitxers del PSpice
Schematics:
 el circuit amb les resistències en sèrie
 el circuit amb les resistències en paral·lel.
Apartat A2
A2. Construïu un circuit amb una font de tensió i tres resistències, tal i com es
mostra a la figura 8. A partir del que s’ha vist a l’exercici anterior, feu una
simulació per trobar el valor que han de tenir les tres resistències.
8

9. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
Envia el fitxer del Pspice Schematics d’aquest circuit.
Figura 8. Circuit de l’apartat A2
9

10. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
B. Simulacions del sistema òptic d’una
càmera de fotos.
Realització apartat B1
En aquest apartat realitzarem l’exercici 1 de la PAC3 de forma pràctica,
perquè pugueu comprovar el resultat que vàrem obtenir. Per a la realització
d’aquest apartat utilitzarem un applet d’òptica disponible a la web
d’Educaplus. Aquest applet permet treballar amb miralls còncaus i convexos.
Fent variar els valors de l’applet es poden obtenir les característiques del
mirall, com la distància focal o saber a quina distància es formarà una imatge.
Els passos a seguir per a la realització de l’apartat són:
Obrir l’applet:
1. Obriu el següent enllaç web:
http://www.educaplus.org/luz/espejo2.html
2. Veureu que apareix una web i un applet Java.
3. A la web es descriuen les instruccions per utilitzar l’ applet, tot i així
posem les instruccions bàsiques a continuació.
Com utilitzar l’ applet d’òptica:
1. Els diferents valors que permeten modificar l’ applet són:
f és la distància focal de la lent
s és la distància de l’objecte a la lent
s’ és la distància del mirall a la imatge
Tamaño és l’augment lateral de la lent
2. Introduïu els valors coneguts a cada requadre i es deixa igual el
requadre del que es vol buscar el valor. Llavors cliqueu la tecla “Enter”
del teclat.
3. Veureu que es modifica el valor incògnita.
Apartat B1
Es tracta de resoldre de forma pràctica l’exercici 1 de la PAC3. Enunciat de
l’exercici 1 de la PAC3.
10

11. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
B1. Tenim un mirall còncau petit com el de la figura 1.
a) L’objecte 1 es troba a una distància de 0,3 m d’un mirall de 50 cm de focal.
L’objecte 2 es troba a 0,7 m del mirall, tal com es veu a la figura 1. Les
distàncies cap a la dreta des del mirall són positives i cap a l’esquerra són
negatives. A quina distància del mirall es formarà la imatge de l’objecte 1? I la
imatge de l’objecte 2?
b) Calculeu l’augment lateral del mirall.
Mostreu una captura de pantalla per cada objecte, on es vegin els valors de
l’applet.
Realització apartat B2
Per a la realització de l’apartat B2 s'utilitzarà el programa Crocodile Science
Player, creat per Crocodile Clips. En aquest programa podem trobar un applet
que simula una càmera fotogràfica.
Els passos a seguir per la realització de l’apartat són:
Descàrrega i instal·lació de Crocodile Science Player :
1. Es pot descarregar de la pàgina següent:
http://www.crocodile-clips.com/en/Crocodile_Science_player/
Es tracta de programari gratuït que només requereix a canvi el registre
de l'usuari.
2. Una vegada descarregat, només heu d’executar l’instal·lable i seguir
els diferents passos.
Simulació de càmera fotogràfica:
1. Executeu Crocodile Science Player
2. Aneu a "Physics simulations"
3. Aneu a "The camera".
11

12. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
4. Els valors indicats al costat de cada lent fan referència a la focal de
cada lent.
5. Per utilitzar les lents, només s’han de moure cap a la càmera
arrossegant amb el punter del mouse.
6. Segons on es col·loca la lent, podem veure la imatge enfocada o
desenfocada.
Per saber les parts de la càmera, fixeu-vos en la figura de l’apartat 2.1. del
mòdul 4.
Apartat B2
B2.1. Amb quines lents es pot formar una imatge nítida i amb quines no?
Tingueu en compte les característiques de la càmera fotogràfica. Justifiqueu
les respostes.
B2.2. Després de fer aquestes proves, expliqueu què ha de passar perquè es
formi la imatge nítida en una càmera fotogràfica? A on s’ha de formar la
imatge de l’objecte?
12

13. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
C. Simulació de càrregues
electrostàtiques
Realització apartat C
Per realitzar aquesta part de la pràctica, s’utilitzarà un applet d’electrostàtica
que permet simular la interacció entre dues càrregues elèctriques.
Els passos a seguir per la realització de l’apartat són:
1. Obriu el següent enllaç web:
http://www.xtec.cat/~ocasella/applets/elect/appletsol2.htm
2. Inicialment veureu una pantalla (figura 9) amb una càrrega elèctrica
positiva. Juntament amb la càrrega, s’hi indica el seu valor, en aquest
cas de 3 µC, i la seva posició segons el sistema de referència de la
pantalla, (173, 93).
Figura 9. Captura de pantalla de l’applet d’electrostàtica
3. Aneu a la part dreta de la pantalla i cliqueu a sobre “dipolo” (figura 10).
Apareixerà una altra càrrega, aquest cop negativa
.
Figura 10. Menú de l’applet d’electrostàtica
13

14. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
4. Cliqueu sobre el checkbox que diu “línies de fuerza”.
5. Per canviar el valor o el signe de la càrrega, es pot fer a la part
superior de l’applet (figura 11).
Figura 11. Menú de l’applet per canviar el valor de les càrregues
Apartat C
C1. Digueu en quina direcció van les línies de força en la càrrega positiva i en
la càrrega negativa del dipol
C2. A través de l’applet, demostreu el que es diu a l’apartat 1.1.1. del mòdul 5:
Les càrregues del mateix signe es repel·len i les de signe contrari s’atrauen.
Com es veu això en l’applet utilitzant un dipol? Mostreu les captures de
pantalla i expliqueu què passa.
14

15. 06.509 · Física per a Multimèdia · PAC4 · 2012-13 · Programa · Estudis d’Informàtica Multimèdia i Telecomunicació
Nota: Propietat intel·lectual
Sovint és inevitable, en produir una obra multimèdia, fer ús de recursos creats per
terceres persones. És per tant comprensible fer-ho en el marc d'una pràctica dels estudis
del Grau Multimèdia, sempre i això es documenti clarament i no suposi plagi en la
pràctica.
Per tant, en presentar una pràctica que faci ús de recursos aliens, s'ha de presentar
juntament amb ella un document en què es detallin tots ells, especificant el nom de cada
recurs, el seu autor, el lloc on es va obtenir i el seu estatus legal: si l'obra està protegida
pel copyright o s'acull a alguna altra llicència d'ús (Creative Commons, llicència GNU,
GPL ...). L'estudiant haurà d'assegurar-se que la llicència que sigui no impedeix
específicament seu ús en el marc de la pràctica. En cas de no trobar la informació
corresponent haurà d'assumir que l'obra està protegida pel copyright.
Hauran, a més, adjuntar els fitxers originals quan les obres utilitzades siguin digitals, i el
seu codi font si correspon.
Un altre punt a considerar és que qualsevol pràctica que faci ús de recursos protegits pel
copyright no podrà en cap cas publicar-se en Mosaic, la revista del Graduat en
Multimèdia a la UOC, a no ser que els propietaris dels drets intel·lectuals donin la seva
autorització explícita.
15