TRABAJO PRÁCTICO:LENTE CONVERGENTE

TRABAJO PRÁCTICO:

IMAGEN DADA POR UNA LENTE CONVERGENTE

Objetivos:

• Estudiar las imágenes formadas por una lente convergente.
• Determinar la distancia focal de una lente convergente.

Materiales:

• Banco óptico
• Diafragma con “1”
• Foco luminoso
• Lente f = 50 mm
• Lente f = 100 mm
• Pantalla opaca
• Soporte para diafragma y foco
• Transformador 12 V

Fundamento teórico:

Una lente es un sistema óptico formado por lo menos por dos interfases refractoras donde al menos una de éstas es curva.

Según su comportamiento óptico las lentes pueden ser:

• Convergentes: cuando un haz de rayos paralelos inciden sobre una cara, luego de emerger de la segunda cara convergen en un punto.
• Divergentes: cuando un haz de rayos paralelos inciden sobre una cara, divergen al emerger de la segunda cara.

Convención de signos:

• El origen de coordenadas es el centro óptico de la lente.
• El eje de abscisas coincide con el eje principal. Se considerará de sentido positivo el sentido contrario al de la luz incidente.
• El eje de ordenadas tiene sentido positivo hacia arriba.

Procedimiento:

a)      Colocar el foco en el banco óptico e inmediatamente delante la lente f = 50 mm. A continuación un soporte con el diafragma con “1”.

b)      Hacia la mitad del banco, lo más lejos posible, colocar la lente de f = 100 mm.

c)      La pantalla opaca se sitúa en el extremo del banco.

d)     Al encender el foco, mover la pantalla hasta que se observe una imagen nítida.

e)      Acercar, hacia la lente f = 100 mm, el conjunto foco-lente de f = 50 mm y diafragma con “1”.

f)       Medir la distancia lente-objeto (x) y la distancia lente-imagen (x´) y volcar los valores en la tabla. ¿ Cómo son las imágenes en cada caso (real-virtual, derecha-invertida, reducida-ampliada)?

x (cm)	x´ (cm)	1/x (1/cm)	1/x´ (1/cm)

g)      Graficar 1/x´ = f (1/x).

h)      Determinar a partir del gráfico el foco de la lente.

Conclusiones:

INFORMES DE LABORATORIO

 

PAUTAS PARA LA CONFECCIÓN DE LOS INFORMES

DE LOS TRABAJOS PRÁCTICOS: CARACTERÍSTICAS

Y ESTRUCTURA

El informe debe ser claro, conciso, breve y completo.

Las ideas deben ser expresadas coherentemente.

La lectura del informe debe permitir a otro investigador ( en este caso docente, alumno) reproducir la experiencia.

Los trabajos se presentan en hoja oficio, carta o A4 en forma manuscrita o por computadora en forma prolija.

La entrega del informe se realiza a la semana siguiente de efectuado el Trabajo Práctico.

Los gráficos se presentan con lápiz y en hoja milimetrada o a partir del uso de un graficador (por ejemplo el GRAPH).

Para su presentación se sugiere incluir en el informe las siguientes partes:

Título, autores, materia, fecha de entrega.

Síntesis: se realiza una breve descripción del contenido del informe. Permite tener una idea anticipada del mismo.

Introducción: se explica el propósito u objetivo de la experiencia. Se incluye un fundamento teórico que considere aspectos ligados al Trabajo Práctico. Para esto recurrir al material bibliográfico propuesto.

Diseño experimental: incluye una descripción detallada del procedimiento experimental, los materiales que se utilizan, sus características, como así también esquemas que señalen la disposición de los materiales.

Resultados y análisis: se detallan las observaciones, mediciones y resultados de la experiencia. Los datos obtenidos se presentan en esquemas, tablas y/o gráficos para facilitar su análisis. Las medidas de todas las magnitudes deben figurar con su correspondiente unidad e incerteza. En los gráficos se debe indicar: la magnitud representada en cada eje, la unidad utilizada y la escala elegida. El análisis de los resultados incluye la observación de los datos volcados a la tabla con el fin de establecer relación entre variables, el análisis de los gráficos puede permitir establecer una función matemática y calcular algún parámetro correspondiente a dicha función.

Conclusiones: a partir de los resultados obtenidos y su interpretación, se derivan las conclusiones. Para ello tener en cuenta el objetivo del Trabajo Práctico planteado inicialmente.

Bibliografía: indicar la lista de textos consultados durante la elaboración del informe, según el siguiente orden: autor, título del libro, editorial, lugar y año de edición. En caso de consultar páginas web, indicar dirección. Utilizar la bibliografía sugerida.

TRABAJO PRÁCTICO: REFRACCÍON DE LA LUZ

TRABAJO PRÁCTICO: REFRACCIÓN DE LA LUZ-ÁNGULO LÍMITE

Objetivos:

• Redescubrir las leyes de la refracción.
• Determinar cuantitativamente el índice de refracción del agua y el acrílico.

Materiales:

• Banco óptico
• Diafragma con una ranura
• Disco de Hartl
• Foco luminoso
• Lente f = 50 mm
• hemicilindro de acrílico
• Soporte para diafragma
• Soporte para foco y disco
• Transformador 12V

Fundamento teórico:

En general, cuando un rayo de luz incide sobre la superficie que separa dos materiales transparentes diferentes, parte de él se refleja y la otra la atraviesa. Por ejemplo, cuando la luz que viaja en el aire incide en un material transparente, como el vidrio, se refleja y transmite parcialmente. La dirección de propagación de la luz transmitida es diferente de la dirección de la luz incidente, y se dice que la luz se ha refractado, excepto en el caso de que el ángulo de incidencia valga 0°.

Procedimiento:

I) Primera parte:

a) Colocar el foco sobre el banco óptico e inmediatamente delante la lente f = 50mm.

b) Colocar el diafragma con una ranura sobre el soporte correspondiente, y éste situarlo a continuación en el banco. (Ajustar la lente que sobre la ranura se concentre bien la luz).

c) Colocar el disco de Hartl a continuación.

d) Sobre el disco, con la cara deslustrada en contacto con él, se coloca el hemicilindro de acrílico, de forma que la superficie diametral coincida con el diámetro 90° -90° y mire hacia la lámpara.

e) Girar el disco de forma que el ángulo de incidencia varíe entre cero y 90°. (Cuidar que en todo momento el rayo incida justo en el centro del círculo graduado). ¿Qué ocurre con la dirección del haz al incidir en el hemicilindro de acrílico? ¿Cómo es en cada caso el ángulo de refracción con respecto a ángulo de incidencia.

f) Confeccionar una tabla con los valores obtenidos.

α ( ° )	α´ ( ° )	sen α	Sen α´

g) Graficar sen α = f (sen α´).

h) Determinar a partir del gráfico el índice de refracción del acrílico.

II) Segunda parte:

a) Ubicar los materiales como en la primera parte, pero colocando la superficie cilíndrica mirando hacia el foco.

b) ¿Qué ocurre en este caso con el ángulo de refracción respecto al de incidencia?

Para un cierto ángulo de incidencia, llamado ángulo límite o crítico, el ángulo de refracción es 90°. Si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico, la luz no se transmite sino que se refleja. Esta condición se llama reflexión interna total.

c) ¿Cuál es el valor del ángulo crítico para el acrílico?

d) Calcular a partir de dicho valor el índice de refracción del acrílico con respecto al aire.

e) Comparar los valores obtenidos en ambas partes para el índice de refracción del acrílico. (Cabe señalar, que toda medición experimental está afectada por incertezas)

Conclusión:

GUÍA DE EJERCICIOS: M.A.S.

GUÍA MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE

1.         Utilizando unos órganos sensoriales de sus patas, las arañas pueden detectar vibraciones en sus redes cuando su presa queda prendida en ellas.  Al quedar atrapado en una red un insecto de  10^-3 kg, hace que la red vibre con una frecuencia de 15 Hz.

a)    ¿Cuál es la constante elástica de la red?

b)    ¿Cuál sería la frecuencia si quedara capturado en la red un insecto de 4 g.                        

Rta: a) 8,88 N/m, b) 7,5Hz.

2.      Un profesor desea preparar un experimento sobre MAS. Sólo dispone de una masa de 2 kg., pero tiene una colección de resortes. ¿Qué constante elástica debe elegir para tener un período de 2 segundos?

Rta:19,7N/m

3.         Se tiene una balanza de resorte cuya escala de 15 cm de longitud puede registrar de 0 kgf a 15kgf. Sabiendo que un cuerpo suspendido de ella oscila con una frecuencia de 1,5 Hz, determine la masa del cuerpo.                          

Rta: m = 11,14 kg.

4.         La elongación de un cuerpo que se mueve con movimiento oscilatorio armónico está dada por la ecuación: y= 6 sen ( 3,14 t) [cm] Indique cuál es la amplitud, pulsación, período, frecuencia y fase inicial del movimiento, Representar gráficamente la elongación, la velocidad y la aceleración en función del tiempo, tomando intervalos de tiempo de T/8

Rta: A= 6 cm.; a_o= 0; w=3,14 1/s ; f = 0,5 1/s.

5.      La longitud de un péndulo simple es 60cm: a) ¿cuánto vale el período de oscilación? b) Si se duplica la longitud, ¿cuánto vale el nuevo período?

6.      Un niño se hamaca impulsándose con el movimiento de sus piernas de manera que la amplitud de su movimiento se va incrementando, ¿qué sucede con el período de oscilación?

7.      ¿Qué diferencia existe entre la oscilación de un péndulo y una onda que se propaga en el espacio?

8.      ¿Puede una onda sonora anular a otra? Explique.

9.      Se tiene una cuerda vibrante de 30 cm de longitud fija en sus extremos. Se la excita apartándola de su posición de equilibrio y se genera una onda estacionaria. Si la velocidad de propagación de la onda en la cuerda es 700 m/s, halle la frecuencia fundamental.

10.  ¿En qué consiste el fenómeno de resonancia sonora?

11.  ¿A qué se llama umbral de sonido y a qué umbral de dolor?

12.  Una varilla de 50 cm de longitud fija en sus extremos. Se la excita mediante un golpe y se genera una onda estacionaria. Si la frecuencia fundamental medida es 1200 Hz, calcule la velocidad de propagación de la onda en ese medio.

TRABAJO PRÁCTICO: M.A.S.

TRABAJO PRÁCTICO:

MOVIMIENTOS OSCILATORIOS

Objetivos:Determinar la constante elástica de un resorte.
Determinar el período de oscilación de un resorte y su dependencia con distintas magnitudes.

Materiales:Soporte
Resortes (2)
Cronómetro
Cinta métrica
Juego de pesas

Procedimiento:I) Primera parte:a) Sujetar un resorte al soporte.
b) Colocar el porta-pesas en el extremo inferior del resorte. Medir su longitud inicial L0.
c) Agregar pesas al porta-pesas y medir la longitud del resorte en cada caso.
d) Obtener la elongación del resorte, ΔL = L – L0
e) Volcar los resultados obtenidos en la tabla.

medición	F (gf)	ΔL (cm)
1
2
3
4
5

f) Repetir los pasos anteriores usando otro resorte.

La ley de Hooke establece que para un resorte con un extremo fijo y otro móvil existe una relación de proporcionalidad directa entre la fuerza aplicada al extremo libre del mismo y la elonganción ΔL; donde el factor de proporcionalidad se denomina constante elástica del resorte (k).
En símbolos: F = - k . ΔL
g) Graficar F = f(ΔL) para ambos resortes.
h) Determinar a partir del gráfico la constante elástica de ambos resortes.

Conclusiones:
II) Segunda parte:Se tratará de establecer, en forma cualitativa, si el período de oscilación de un péndulo elástico depende de la masa que cuelga del mismo.
a) Colocar distintas masas en el extremo inferior del resorte (tener en cuenta la masa de todas las pesas colgadas).
b) Estirar el resorte y soltarlo dejándolo oscilar libremente.
c) Medir el tiempo que tarda en realizar un período (con el fin de reducir los errores en la medición se pueden tomar, por ejemplo, 10 oscilaciones).

· Determinar la constante elástica de los resortes usados en la parte I) a partir de la expresión del período para un péndulo elástico.
a) Colocar una cierta masa en el extremo inferior del resorte.
b) Estirar el resorte y soltarlo dejándolo oscilar libremente.
c) Medir el tiempo que tarda en realizar un período (con el fin de reducir los errores en la medición se pueden tomar, por ejemplo, 10 oscilaciones).
El período (T) de un péndulo elástico es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la constante elástica k:

En símbolos: T = 2 π √m/k

d) A partir de la expresión anterior, determinar la constante elástica de ambos resortes.
e) Comparar los valores obtenidos en la primera y en la segunda parte.

NOTA: para comparar los valores obtenidos en cada parte, tener en cuenta las unidades trabajadas en cada caso.

Conclusiones:

GUIA SIMULADORES

GUÍA PARA TRABAJAR

ENERGÍA CON SIMULADORES

Ingresar a partir del siguiente enlace a: MOVIMIENTO DE PROYECTILES

http://www.walter-fendt.de/ph14s/projectile_s.htm

Este applet muestra el movimiento de un proyectil y nos permite estudiar  sus características.

Para ello debemos especificar: altura inicial, velocidad inicial, ángulo de inclinación, masa y aceleración gravitatoria.

A su vez, nos brinda información sobre las coordenadas de posición, velocidad, aceleración, fuerza (ya han sido analizadas) y energía según se seleccione.

Comenzar con:

Altura inicial: 0
Velocidad inicial 10 m/s
Ángulo de inclinación: 30 °
Masa 3kg

Se sugiere seleccionar ralentizado

Seleccionar ENERGÍA:
a) ¿Qué ocurre con los valores de la Ec, Ep y Em?
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b) ¿En qué posición la Ec es mínima?
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c) ¿Cuándo es nula la Ep?
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d) ¿En qué posición  la Ec=Ep?
........................................................................................................
e) ¿Qué ocurre con la Em? ¿Por qué? 
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f) Si se duplica la velocidad, es decir  V= 20 m/s, ¿qué ocurre con 
los valores de la Ec, Ep y Em? Justificar.
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g) Si se triplica la masa, es decir m = 9 kg, ¿qué ocurre con la Em? Justificar.
.......................................................................................................


Ingresar a partir del siguiente enlace a: PÉNDULO

http://www.walter-fendt.de/ph14s/pendulum_s.htm

 Este applet muestra cómo varían la elongación, velocidad, aceleración, fuerza y energía durante la oscilación de un péndulo (se supone ausencia de rozamiento).

Seleccionar ENERGÍA
Indicar:
a)    ¿En qué posición la Ep es máxima?
........................................................................................................
b)    ¿Qué ocurre en dicha posición con la Ec?
........................................................................................................
c)    ¿En qué posición la Ec es máxima?
.......................................................................................................
d)   ¿Qué ocurre en dicha posición con la Ep?
........................................................................................................
e)   ¿En qué posición la Ep = Ec?
....................................................................................................... f)     ¿Qué ocurre con la Em? ¿Por qué?
......................................................................................................

Modificar la ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD (por ejemplo duplicar):

g)  ¿Qué ocurre con la Em?
.......................................................................................................
Modificar la MASA (por ejemplo duplicar o triplicar):

h) ¿Se modifica la Em? ¿De qué manera?
.......................................................................................................
Modificar la AMPLITUD (por ejemplo 20):

i) ¿Se modifican la Ec, Ep y Em? ¿Por qué?
......................................................................................................