Física ii

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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 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. Ejercicio 1 Instrucciones: 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. Ejercicio 2 Instrucciones: 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.

Evidencia 1
Evidencia 1:
Reporte sobre el movimiento armónico simple y la dinámica del Medidor de Venturi mediante un simulador computacional.
Instrucciones para realizar evidencia:
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
Realiza la entrega de tu evidencia con base en los criterios de evaluación que se muestran en la siguiente rúbrica.
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 Ejercicio 3 Instrucciones: Como preparación para el tema, contesta de manera individual el siguiente ejercicio. 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 Ejercicio 4 Instrucciones: Como preparación para el tema, contesta de manera individual el siguiente ejercicio. La Ley de Snell es una ecuación matemática que se aplica para determinar al ángulo de refracción θ2 de un rayo de luz que viene de un medio, por ejemplo aire, y luego incide el rayo a un cierto ángulo θ1 (con respecto a la vertical), en otro medio con diferente densidad, por ejemplo agua. Si esta ecuación es: 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 Formato de entrega:

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: Ángulo de incidencia Ángulo de refracción
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 Escribe tus resultados en la siguiente tabla:

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 Escribe tus resultados en la siguiente tabla: Ángulo de incidencia Ángulo de refracción
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: Índice de refracción medio refractado Ángulo crítico Índice de refracción medio refractado
agua n1
aire n2=1

agua n1 aire n2=1
Evidencia 2
Evidencia 2:
Reporte sobre la eficiencia de un ciclo termodinámico y la formación de imágenes en un sistema de óptica geométrica a través de un simulador computacional
Instrucciones para realizar evidencia:
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
40
Realiza la entrega de tu evidencia con base en los criterios de evaluación que se muestran en la siguiente rúbrica.

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