PAC 3 de l'assignatura de Física del Grau Multimèdia de la UOC

1. PAC 3 – FÍSICA
PAQUITA RIBAS TUR
Exercici 1
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) A quina distància del mirall es formarà la imatge de l’objecte 1? I la imatge de
l’objecte 2? Construïu les imatges gràficament.
Aplicarem l’equació del mirall.
Objecte 1
di = = - 0,75

2. Objecte 2
di = = 1,75

3. b) Calculeu l’augment lateral del mirall.
Aplicarem la següent fórmula
Com que no tenim les altures, utilitzarem les distàncies
Objecte 1
m= = -2,5
Objecte 2
m= = 2,5
Exercici 2
Volem fabricar una lent convergent de 4 diòptries. Amb quina distància focal s’ha de
construir?
Utilitzaríem la fórmula que diu que:
La potència d’una lent (diòptries) = 1 / distància focal
Sabem que una diòptria té la distància focal d’un metre, ja que
1 = 1/ f
1f = 1
f = 1/1 = 1
Per tant, 4 diòptries seria:
4=1/f
4f = 1
f = 1 / 4 = 0,25
S’ha de construir a 0,25 metres de distància focal

4. Exercici 3
Tenim una càmera fotogràfica preparada per fer una fotografia amb una obertura i un
temps d’exposició determinats. Si reduïm a la meitat la llum que entra pel diafragma,
què haurem de fer per mantenir la quantitat de llum que arriba al sensor? Justifiqueu
la resposta.
L’obertura del diafragma compensa el temps d’exposició. Si es dobla la quantitat de
llum que entra per l’obertura es pot reduir a la meitat el temps d’exposició. Per tant,
en aquest cas, si reduïm a la meitat la llum que entra pel diafragma, haurem de
duplicar el temps d’exposició per a mantenir la quantitat de llum que arribi al sensor.
Exercici 4
Calculeu la càrrega elèctrica i la massa del catió liti (Li+)
Informació necessària: http://www.chemicalelements.com/elements/li.html
Càrrega elèctrica
Es coneix càrrega elèctrica d’un cos com l’excés o defecte d’electrons que té respecte
als seus protons. Un excés d’electrons tindria una càrrega negativa i un defecte
d’electrons una càrrega positiva.
En el cas del liti, té 3 protons, 3 electrons i 4 neutrons. Com que el nombre de protons i
electrons és igual, la càrrega elèctrica és neutra.
Un catió és un àtom que ha perdut electrons, per tant, el catió de liti tindrà 3 protons,
2 electrons i 4 neutrons, i la seva càrrega elèctrica serà positiva 1+
-19
Si tenim 2 electrons amb càrrega elèctrica de -1,602·10 C i 3 protons amb càrrega
-19 -19
elèctrica de 1,602·10 C, la càrrega elèctrica seria de 1,602·10 C.
Massa
-31
Tenim que la massa de l’electró és 9,109·10
(-27)
La massa del protó és 1,672·10
(-27)
i la massa del neutró és 1,675·10
Per a calcular la massa total sumaríem totes les masses de la següent manera:
(nombre electrons x massa electró) + (nombre protons x massa protó) + (nombre
neutrons x massa neutró) = massa total
(-31) (-27) (-27) -26
2·(9,109·10 )+3·(1,672·10 )+4·(1,675·10 ) = 1,17178218·10 kg

5. Exercici 5 Tenim un circuit elèctric format per una pila i per una bombeta que té una
resistència de 3 Ω.
a) Quin voltatge ha de tenir la pila si volem que pel circuit circuli una intensitat de 4
mA?
Aplicarem la llei d’Ohm que diu:
Voltatge = Intensitat x resistència
Primerament hem de passar els mA a A.
Sabem que 1A = 1000 mA
4/1000 = 0,004 A
Ara aplicarem la fórmula d’Ohm:
V = 0,004 · 3 = 0,012 V
b) Si connectem directament els dos borns de la pila sense connectar-hi cap resistència
entre ells, què succeirà?
Quan la resistència és molt petita o no en hi ha, i la intensitat que hi circula és molt
gran es produeix un curtcircuit. Aquest curtcircuit pot esgotar de manera immediata la
bateria de petit voltatge. (mòdul 6, pàgina 8, punt 1.2.1)
Exercici 6 A què són degudes les aurores boreals?
El Sol emet un flux de partícules carregades d’electrons i protons, denominat plasma.
Aquest plasma mitjançant el camp magnètic del Sol forma el vent solar que arriba a la
Terra.
La Terra també té un camp magnètic que és més fort on les línies del camp magnètic
estan més juntes, es a dir, en els pols. Quan arriba el plasma, el camp magnètic de la
Terra el desvia cap els pols.
En el seu descens i amb moviments el·líptics , penetren en la troposfera, repleta
d’àtoms d’oxigen i nitrogen amb càrrega elèctrica (ions). Els electrons xoquen amb les
molècules d’oxigen i nitrogen i aquestes emeten llum verda (les de oxigen) i llum
vermella (les de nitrogen). És així com es produeixen les aurores boreals. Ho fan entre
90 i 110 km de altura.
http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-
40/Las_auroras.html

6. Exercici 7 Expliqueu, des d’un punt de vista electromagnètic, com s’escriu i com es
llegeix la informació en un disc dur.
El disc dur enregistra les dades per magnetització direccional de materials
ferromagnètics. Per a representar els dígits binaris s’utilitzen canvis seqüencials en la
direcció de la magnetització.
Un disc dur consisteix en un eix que sosté un o més plats (disc circulars) fets de
material no magnètic (vidre o aliatge d’alumini) i recobert amb una fina capa de
material magnètic ( de 10 a 20 nm) i recoberta, a la vegada amb una capa de carboni
com a protecció. En aquests plats és on són enregistrades les dades.
Aquests plats roden a grans velocitats; 3,000 voltes per minuts els dispositius portàtils
de baix consum fins 15.000 rpm els servidors d’alt rendiment. La informació se llegeix
mentre els plats són en rotació, mitjançant el capçal de lectura/escriptura. El capçal
no opera directament sobre la superfície del disc per a evitar la calor que es produiria
pel fregament. Es mantenen sense tocar la superfície del plat gràcies a l’aire que hi ha
a prop d’aquesta, aire que es mou a la mateixa velocitat que el plat i fa de coixí, evitant
el contacte del capçal amb la superfície. El capçal està muntat sobre un braç que
permet l’accés a gairebé tota la superfície del disc.
La capa magnètica dels plats està dividida en moltes regions magnètiques molt petites,
de mida inferior al micròmetre, denominades dominis magnètics, que s’utilitzen per a
codificar la informació. Fins l’any 2005 aquestes regions s’orientaven en sentit
horitzontal i paral·lelament a la superfície del disc; però a partir del 2005 utilitzen un
enregistrament perpendicular i permet menor separació dels dominis magnètics.
El material de la superfície d’enregistrament ha de ser resistent a la desmagnetització
que es produeix quan els dominis magnètics es repelen entre si, per tant, utilitzen un
aliatge a base de cobalt. Aquesta resistència es coneix com a coercitivitat. A més
coercitivitat del material, més estabilitat de les dades enregistrades però també més
energia per enregistrar-les.
El procés d’escriptura consisteix en gravar magnèticament els sectors que componen
cadascuna de les pistes del disc, quedant així magnetitzades. La gravació s’obté per la
acció d’un camp magnètic de polaritat reversible que imanta la pista.
Després que el material ferromagnètic d’una cara passa pel capçal, es queden formats
una successió d’imants superficials que formen una pista circular. Els camps magnètics
d’aquests imants se manifesten en la superfície de la pista codificant els uns i els zeros.
Si reescriu un secor no és necessari realitzar un pas intermedi de esborrar la
informació abans d’escriure. La nova escriptura esborra l’anterior.

7. Durant la lectura, el capçal llegirà els camps magnètics sobre la superfície de la pista
per a detectar els canvis de polarització. Quan un domini s’apropa al capçal del disc
dur, el camp magnètic del domini crea un corrent elèctric en el solenoide. Amb aquests
impulsos elèctrics es pot reconstruir la senyal i determinar els uns i zeros. Aquesta
operació no és destructiva; per això es poden obtenir còpies de les dades guardades
sense que aquestes s’alterin.
En els capçals actuals els elements de lectura i escriptura es troben separats, tot i que
molt propers. L’element de lectura és magneto-resistiu, mentre que el de lectura es
basa en la pel·lícula prima inductiva.
Fonts:
http://ca.wikipedia.org/wiki/Disc_dur
http://www.monografias.com/trabajos5/discmagn/discmagn.shtml
Exercici 8 Quin tipus d’ones electromagnètiques s’utilitzen en les transmissions Wi-Fi?
Les ones electromagnètiques que utilitzen les transmissions Wi-fi pertanyen a l’última
part de les de ràdio ones d’alta freqüència, que se suposen amb el principi del grup de
les microones.
Les microones formen part del grup de freqüències Ultra Altes: 2.412-2.484 GHz
enviament de dades (Standard 802.11b o "Wi-Fi", xarxes locals)
Per què s’utilitzen aquest tipus d’ones?
S’utilitzen aquest tipus d’ones de radio perquè es poden propagar en el buit amb una
velocitat igual a la velocitat de la llum.

8. No s’utilitzen ones per satèl·lit per l’elevat cost. Tampoc s’utilitzarien les ultraviolades
o els rajos X, perquè en exposicions llargues són nocives per a la salut dels essers
humans. Els rajos gamma són extremadament perillosos.
Per què no es veuen aquestes ones?
No es veuen perquè queden fora de l’espectre visible.
Fonts:
http://www.slideshare.net/ingdianabaquero/ondas-radiosatelimicroo
http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=45
http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=48
Exercici 9 Per què la informació a la memòria RAM només es pot emmagatzemar quan
hi ha corrent elèctric, a diferència del que passa, per exemple, en un disc dur?
Perquè la memòria RAM és de tipus volàtil. Una memòria volàtil és aquella en la que la
informació es perd al interrompin-se l’energia elèctrica.
La memòria no volàtil és un tipus de memòria en què el contingut de dades
emmagatzemades no es perd encara que no hi hagi corrent elèctric. És permanent o
temporal, però estable. Dintre d’aquesta categoria hi trobem el disc dur, el DVD, els
disquets, etc.
Fonts:
http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_%28inform%C3%A1tica%29
http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_vol%C3%A1til
http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_no_vol%C3%A1til

9. Exercici 10 Per quins components electrònics està formada una font d’alimentació
d’un dispositiu portàtil? Expliqueu la funcionalitat de cada component electrònic
La font d’alimentació és un dispositiu que pot transformar el corrent elèctric en un corrent
que el dispositiu pugui utilitzar. Aquests procés es realitza amb un transformador. El
transformador converteix un voltatge altern de 220 V en un voltatge altern de 10 V
aproximadament.
El corrent elèctric de les cases és altern, i les tensions de l’alimentació són continus. El
rectificador o díode converteix el corrent altern a corrent continu, i només deixa passar el
corrent en un sentit.
Després passa un procés de filtratge on el corren continu obtingut és millorat i lliurat de
fluctuacions. Això es fa amb l’ajuda d’un condensador que actua de manera de filtre i permet
mantenir el voltatge.
L’estabilitzador vela perquè la tensió de sortida es mantingui, encara que hi hagi variacions en
la tensió d’entrada.