Temas Selectos de Física II 2017-1
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TEMAS SELECTOS<br />
DE FÍSICA <strong>II</strong><br />
COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA<br />
Guía <strong>de</strong> Activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l Alumno para el Desarrollo <strong>de</strong> Competencias<br />
Sexto Semestre
COLEGIO DE BACHILLERES DEL<br />
ESTADO DE BAJA CALIFORNIA<br />
FRANCISCO ARTURO VEGA DE LAMADRID<br />
Gobernador <strong>de</strong>l Estado <strong>de</strong> Baja California<br />
MARIO GERARDO HERRERA ZÁRATE<br />
Secretario <strong>de</strong> Educación y Bienestar Social <strong>de</strong>l Estado <strong>de</strong> Baja California<br />
HÉCTOR RIVERA VALENZUELA<br />
Subsecretario <strong>de</strong> Educación Media Superior, Superior, Formación Docente y Evaluación<br />
AMPARO AIDÉ PELAYO TORRES<br />
Directora General <strong>de</strong>l CBBC<br />
OMAR VÉLEZ MUÑOZ<br />
Director <strong>de</strong> Planeación Académica <strong>de</strong>l CBBC<br />
TEMAS SELECTOS DE FÍSICA <strong>II</strong><br />
Edición, febrero <strong>de</strong> 2014<br />
Diseñado por:<br />
Ing. Francisca Aragón Ayala<br />
I.B.Q. Sujey Mendívil Muñoz<br />
Edición, febrero <strong>de</strong> 2015<br />
Actualizado por:<br />
Q.B. Enrique Cisneros Montoya<br />
Con el apoyo en la revisión <strong>de</strong> la mesa técnica integrada por:<br />
Ing. Jesús Martínez Cuevas<br />
Quím. Ismael Franco Acedo<br />
Edición, febrero <strong>de</strong> 2016<br />
Edición, febrero <strong>de</strong> <strong>2017</strong><br />
En la realización <strong>de</strong>l presente material, participaron:<br />
JEFA DEL DEPARTAMENTO DE ACTIVIDADES EDUCATIVAS<br />
Teresa López Pérez<br />
EDICIÓN, FEBRERO DE <strong>2017</strong><br />
Gerardo Enríquez Niebla<br />
Diana Castillo Ceceña<br />
La presente edición es propiedad <strong>de</strong>l<br />
Colegio <strong>de</strong> Bachilleres <strong>de</strong>l Estado <strong>de</strong> Baja California.<br />
Prohibida la reproducción total o parcial <strong>de</strong> esta obra.<br />
Este material fue elaborado bajo la coordinación y supervisión <strong>de</strong> la<br />
Dirección <strong>de</strong> Planeación Académica <strong>de</strong>l Colegio <strong>de</strong> Bachilleres <strong>de</strong>l Estado <strong>de</strong> Baja California.<br />
Blvd. Anáhuac #936, Centro Cívico, Mexicali, B.C., México.<br />
www.cobachbc.edu.mx
Í N D I C E<br />
PRESENTACIÓN<br />
Competencias genéricas que expresan el perfil <strong>de</strong>l egresado<br />
Competencias disciplinares extendidas DEL CAMPO DE CIENCIAS<br />
EXPERIMENTALES<br />
BLOQUE I: AplicaS la electricidad en su entorno natural.................2<br />
BLOQUE <strong>II</strong>: DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS..........................46<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I: ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA.....72
PRESENTACIÓN<br />
En el marco <strong>de</strong> la Reforma Integral <strong>de</strong> la Educación Media Superior, Colegio <strong>de</strong> Bachilleres<br />
<strong>de</strong>l Estado <strong>de</strong> Baja California (CBBC), se ha propuesto la meta <strong>de</strong> formar y consolidar el perfil<br />
<strong>de</strong> egreso en el bachiller, poniendo a disposición <strong>de</strong>l alumno los elementos necesarios que<br />
le permitan crecer y <strong>de</strong>sarrollar conocimientos, habilida<strong>de</strong>s, actitu<strong>de</strong>s y valores para po<strong>de</strong>r<br />
enfrentar los retos <strong>de</strong> un mundo globalizado, vertiginoso, competitivo y complejo. Por tanto, es<br />
importante que el proceso educativo implemente estrategias que contemplen activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong><br />
aprendizaje en diversos contextos y escenarios reales, don<strong>de</strong> el estudiante con creatividad,<br />
habilidad y <strong>de</strong>streza sepa <strong>de</strong>sarrollar, movilizar y transferir las competencias adquiridas.<br />
En virtud <strong>de</strong> lograr lo anterior y consciente <strong>de</strong> la dificultad para que el alumnado tenga<br />
acceso a una bibliografía a<strong>de</strong>cuada, pertinente y eficaz con el entorno socio-económico actual, el<br />
CBBC brinda la oportunidad a los estudiantes <strong>de</strong> contar con materiales didácticos para el óptimo<br />
<strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> los programas <strong>de</strong> estudio <strong>de</strong> las asignaturas que compren<strong>de</strong> el Plan <strong>de</strong> Estudios<br />
Vigente. Cabe subrayar que, dichos materiales son producto <strong>de</strong> la participación <strong>de</strong> docentes <strong>de</strong><br />
la Institución, en los cuales han manifestado su experiencia, conocimientos y compromiso en pro<br />
<strong>de</strong> la formación <strong>de</strong> los jóvenes bachilleres.<br />
Los materiales didácticos se divi<strong>de</strong>n en dos modalida<strong>de</strong>s: Guía <strong>de</strong> Activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l<br />
Alumno para el Desarrollo <strong>de</strong> Competencias, dirigida a las asignaturas <strong>de</strong> los Componentes<br />
<strong>de</strong> Formación Básica y Propedéutica, y Guía <strong>de</strong> Aprendizaje; para las capacitaciones <strong>de</strong>l<br />
Componente <strong>de</strong> Formación para el Trabajo. Cabe señalar que, los materiales se encuentran en<br />
un proceso permanente <strong>de</strong> revisión y actualización por parte <strong>de</strong> los diferentes equipos docentes<br />
así como <strong>de</strong>l equipo editorial. Las guías se pue<strong>de</strong>n consultar en la página Web <strong>de</strong>l CBBC: www.<br />
cobachbc.edu.mx en la sección alumnos / material didáctico.<br />
Es necesario, hacer énfasis que la guía no <strong>de</strong>be ser tomada como la única herramienta<br />
<strong>de</strong> trabajo y fuente <strong>de</strong> investigación, ya que es imprescindible que los estudiantes lleven a<br />
cabo un trabajo <strong>de</strong> consulta en otras fuentes bibliográficas impresas y electrónicas, material<br />
audiovisual, páginas Web, bases <strong>de</strong> datos, entre otros recursos didácticos que apoyen su<br />
formación y aprendizaje.<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
COMPETENCIAS GENÉRICAS QUE EXPRESAN<br />
EL PERFIL DEL EGRESADO<br />
Las competencias genéricas son aquellas que todos los bachilleres <strong>de</strong>ben estar en la capacidad<br />
<strong>de</strong> <strong>de</strong>sempeñar, y les permitirán a los estudiantes compren<strong>de</strong>r su entorno (local, regional, nacional<br />
o internacional e influir en él, contar con herramientas básicas para continuar aprendiendo a<br />
lo largo <strong>de</strong> la vida, y practicar una convivencia a<strong>de</strong>cuada en sus ámbitos social, profesional,<br />
familiar, etc. Estas competencias junto con las disciplinares básicas constituyen el Perfil <strong>de</strong>l<br />
Egresado <strong>de</strong>l Sistema Nacional <strong>de</strong> Bachillerato.<br />
Se auto<strong>de</strong>termina y cuida <strong>de</strong> sí:<br />
1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los<br />
objetivos que persigue<br />
2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación <strong>de</strong> sus expresiones en<br />
distintos géneros<br />
3. Elige y practica estilos <strong>de</strong> vida saludables<br />
Se expresa y se comunica<br />
4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la<br />
utilización <strong>de</strong> medios, códigos y herramientas apropiados<br />
Piensa crítica y reflexivamente<br />
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir <strong>de</strong> métodos<br />
establecidos<br />
6. Sustenta una postura personal sobre temas <strong>de</strong> interés y relevancia general, consi<strong>de</strong>rando<br />
otros puntos <strong>de</strong> vista <strong>de</strong> manera crítica y reflexiva<br />
Apren<strong>de</strong> <strong>de</strong> forma autónoma<br />
7. Apren<strong>de</strong> por iniciativa e interés propio a lo largo <strong>de</strong> la vida<br />
Trabaja en forma colaborativa<br />
8. Participa y colabora <strong>de</strong> manera efectiva en equipos diversos<br />
Participa con responsabilidad en la sociedad<br />
9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida <strong>de</strong> su comunidad, región, México y<br />
el mundo<br />
10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad <strong>de</strong> creencias,<br />
valores, i<strong>de</strong>as y prácticas sociales<br />
11. Contribuye al <strong>de</strong>sarrollo sustentable <strong>de</strong> manera crítica, con acciones responsables<br />
Nota: Al final <strong>de</strong>l material didáctico encontrarás las Competencias Genéricas con sus<br />
respectivos atributos, los cuales <strong>de</strong>sarrollarás durante el bachillerato.
COMPETENCIAS DISCIPLINARES EXTENDIDAS DEL<br />
CAMPO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES<br />
1. Valora <strong>de</strong> forma crítica y responsable los beneficios y riesgos que trae consigo el<br />
<strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> la ciencia y la aplicación <strong>de</strong> la tecnología en un contexto históricosocial,<br />
para dar solución a problemas.<br />
2. Evalúa las implicaciones <strong>de</strong>l uso <strong>de</strong> la ciencia y la tecnología y los fenómenos<br />
relacionados con el origen, continuidad y transformación <strong>de</strong> la naturaleza, para<br />
establecer acciones a fin <strong>de</strong> preservarla en todas sus manifestaciones.<br />
3. Aplica los avances científicos y tecnológicos en el mejoramiento <strong>de</strong> las<br />
condiciones <strong>de</strong> su entorno social.<br />
4. Evalúa los factores y elementos <strong>de</strong> riesgo físico, químico y biológico presentes<br />
en la naturaleza que alteran la calidad <strong>de</strong> vida <strong>de</strong> una población para proponer<br />
medidas preventivas.<br />
5. Aplica la metodología apropiada en la realización <strong>de</strong> proyectos interdisciplinarios<br />
atendiendo problemas relacionados con las ciencias experimentales.<br />
6. Utiliza herramientas y equipos especializados en la búsqueda, selección,<br />
análisis y síntesis para la divulgación <strong>de</strong> la información científica que contribuya<br />
a su formación académica.<br />
7. Diseña prototipos o mo<strong>de</strong>los para resolver problemas, satisfacer necesida<strong>de</strong>s<br />
o <strong>de</strong>mostrar principios científicos, hechos o fenómenos relacionados con las<br />
ciencias experimentales.<br />
8. Confronta las i<strong>de</strong>as preconcebidas acerca <strong>de</strong> los fenómenos naturales con el<br />
conocimiento científico para explicar y adquirir nuevos conocimientos.<br />
9. Valora el papel fundamental <strong>de</strong>l ser humano como agente modificador <strong>de</strong> su<br />
medio natural proponiendo alternativas que respondan a las necesida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l<br />
hombre y la sociedad, cuidando el entorno.<br />
10. Resuelve problemas establecidos o reales <strong>de</strong> su entorno, utilizando las ciencias<br />
experimentales para la comprensión y mejora <strong>de</strong>l mismo.<br />
11. Propone y ejecuta acciones comunitarias hacia la protección <strong>de</strong>l medio y la<br />
biodiversidad para la preservación <strong>de</strong>l equilibrio ecológico.
12. Propone estrategias <strong>de</strong> solución, preventivas y correctivas a problemas relacionados<br />
con la salud, a nivel personal y social, para favorecer el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> su comunidad.<br />
13. Valora las implicaciones en su proyecto <strong>de</strong> vida al asumir <strong>de</strong> manera asertiva el ejercicio<br />
<strong>de</strong> su sexualidad, promoviendo la equidad <strong>de</strong> género y el respeto a la diversidad.<br />
14. Analiza y aplica el conocimiento sobre la función <strong>de</strong> los nutrientes en los procesos<br />
metabólicos que se realizan en los seres vivos para mejorar su calidad <strong>de</strong> vida.<br />
15. Analiza la composición, cambios e inter<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong> la materia y la energía en los<br />
fenómenos naturales, para el uso racional <strong>de</strong> los recursos <strong>de</strong> su entorno.<br />
16. Aplica medidas <strong>de</strong> seguridad para prevenir acci<strong>de</strong>ntes en su entorno y/o para enfrentar<br />
<strong>de</strong>sastres naturales que afecten su vida cotidiana.<br />
17. Aplica normas <strong>de</strong> seguridad para disminuir riesgos y daños a sí mismo y a la naturaleza,<br />
en el uso y manejo <strong>de</strong> sustancias, instrumentos y equipos en cualquier contexto.
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
BLOQUE I<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD<br />
EN SU ENTORNO NATURAL
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
BLOQUE<br />
I<br />
APLICAS LA<br />
ELECTRICIDAD EN SU<br />
ENTORNO NATURAL<br />
DESEMPEÑO A DEMOSTRAR:<br />
• Desarrolla las aplicaciones <strong>de</strong> la electricidad a partir <strong>de</strong> la construcción <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los<br />
esquemáticos y analíticos <strong>de</strong> las fuerzas eléctricas en hechos notables <strong>de</strong> la vida<br />
cotidiana, valorando las implicaciones metodológicas.<br />
COMPETENCIAS A DESARROLLAR:<br />
- Valora la electricidad al aplicar el método analítico y esquemático, en situaciones<br />
<strong>de</strong> su vida cotidiana.<br />
- Confronta las i<strong>de</strong>as preconcebidas acerca <strong>de</strong> los fenómenos naturales con<br />
el conocimiento científico para explicar los elementos relacionados con la<br />
electricidad y adquirir nuevos conocimientos.<br />
- Evalúa las implicaciones <strong>de</strong>l uso <strong>de</strong> la electricidad y los relaciona con fenómenos<br />
naturales.<br />
OBJETOS DE APRENDIZAJE:<br />
• Electricidad<br />
• Ley <strong>de</strong> Ohm<br />
• Ley <strong>de</strong> Kirchhoff<br />
2<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
El rayo<br />
SITUACIÓN DIDÁCTICA 1<br />
El fenómeno electrostático más conocido y, a la vez, el más peligroso para los seres humanos es<br />
el rayo. En Estados Unidos, a causa <strong>de</strong> los rayos cada año mueren entre 75 y 100 personas y se<br />
producen 10,000 incendios forestales y daños materiales <strong>de</strong> 100 millones <strong>de</strong> dólares.<br />
Sin embargo, los peligros relacionados con los fenómenos electrostáticos no se limitan a los<br />
provocados por los rayos y son, <strong>de</strong> hecho, mucho más numerosos <strong>de</strong> lo que uno pue<strong>de</strong> imaginar. En<br />
los casos extremos, también pue<strong>de</strong>n causar pérdidas <strong>de</strong> vidas humanas y gran<strong>de</strong>s daños materiales.<br />
Preguntas<br />
¿Cómo ocurre un rayo? ¿Cuál es la trayectoria que <strong>de</strong>scribe un rayo?, ¿<strong>de</strong> la nube a la tierra, <strong>de</strong> la<br />
tierra a la nube o <strong>de</strong> una nube a otra? Si te atrapa una tormenta en la intemperie, ¿por qué no te <strong>de</strong>bes<br />
parar bajo un árbol? o¿por qué es peligroso acostarte <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong>l árbol?<br />
¿Qué origina el fenómeno <strong>de</strong> electricidad? ¿Consi<strong>de</strong>ras útil la electricidad en tu vida diaria?<br />
(Sugerencia: Relaciona el concepto <strong>de</strong> diferencia <strong>de</strong> potencial eléctrico en tu vida diaria).<br />
Actividad 1<br />
Realiza la siguiente lectura y una consulta bibliográfica sobre las características <strong>de</strong> la electricidad<br />
así como los conceptos: carga eléctrica, campo eléctrico, potencial eléctrico, diferencia <strong>de</strong> potencial,<br />
resistencia eléctrica, corriente eléctrica, circuito eléctrico, para elaborar un mapa conceptual.<br />
De acuerdo a lo anterior, contesta la siguiente pregunta: ¿Cómo llega la energía eléctrica a tu<br />
hogar? Entrega tus respuestas y reflexiones en el cua<strong>de</strong>rno <strong>de</strong> apuntes para que sea evaluado con<br />
una lista <strong>de</strong> cotejo.<br />
Mediante una lluvia <strong>de</strong> i<strong>de</strong>as plantea al resto <strong>de</strong>l grupo una hipótesis sobre las preguntas. Consi<strong>de</strong>ra<br />
otros puntos <strong>de</strong> vista <strong>de</strong> manera crítica y reflexiva.<br />
ELECTRICIDAD<br />
La electricidad es un fenómeno físico originado por la interacción<br />
<strong>de</strong> cargas eléctricas estáticas o en movimiento. Cuando una carga<br />
se encuentra en reposo produce fuerzas sobre otras situadas en su<br />
entorno. Hay dos tipos <strong>de</strong> cargas eléctricas, positivas y negativas.<br />
Las cargas <strong>de</strong>l mismo signo se repelen y las <strong>de</strong> signo contrario se<br />
atraen.<br />
Las cargas eléctricas están presentes en las partículas subatómicas que conforman el átomo<br />
(electrones y protones) por tanto, es una propiedad general <strong>de</strong> la materia.<br />
BLOQUE I 3
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Algunos materiales principalmente los metales tienen un gran número <strong>de</strong> electrones libres, que<br />
pue<strong>de</strong>n moverse a través <strong>de</strong>l material, a éstos se les llama conductores <strong>de</strong> electricidad, mientras que<br />
los aislantes se resisten al flujo <strong>de</strong> carga.<br />
El átomo es eléctricamente neutro, es <strong>de</strong>cir sus cargas positivas y negativas están en la misma<br />
cantidad. Si un cuerpo contiene un exceso <strong>de</strong> electrones queda cargado negativamente. Por lo<br />
contrario, queda cargado positivamente con una <strong>de</strong>ficiencia <strong>de</strong> electrones.<br />
La electricidad es una manifestación <strong>de</strong> energía y para su estudio se ha dividido en:<br />
a) Electrostática: estudia las cargas eléctricas en reposo<br />
b) Electrodinámica: estudia las cargas eléctricas en movimiento<br />
ELECTROSTÁTICA<br />
Una <strong>de</strong> las leyes básicas <strong>de</strong> la electricidad es: “Cargas <strong>de</strong> diferente naturaleza se atraen y cargas <strong>de</strong><br />
igual naturaleza se repelen” (Ver el siguiente esquema).<br />
Cargas <strong>de</strong>l mismo signo<br />
Cargas <strong>de</strong> signo contrario<br />
4<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> carga eléctrica:<br />
En el sistema internacional (S.I.) se utiliza el Coulomb (C) y en Sistema CGS el estatocoulomb. Un<br />
Coulomb equivale a 6.24 x 10 18 electrones. Un electrón tiene una carga <strong>de</strong> -1.6 x 10 -19 Cy un protón<br />
equivale a 1.6 x 10 -19 C.<br />
El Coulomb es una unidad <strong>de</strong> carga eléctrica muy gran<strong>de</strong>, por lo cual es común utilizar<br />
submúltiplos, como:<br />
Nombre Símbolo Equivalencia<br />
El milicoulomb mC 1 x 10 -3 C<br />
El microcoulomb μC 1 x 10 -6 C<br />
El nanocoulomb nC 1 x 10 -9 C<br />
El picocoulomb pC 1 x 10 -12 C<br />
Ley <strong>de</strong> Coulomb:<br />
El científico francés Charles Augustin <strong>de</strong> Coulomb estudió las leyes que rigen la atracción y repulsión<br />
<strong>de</strong> dos cargas eléctricas puntuales en reposo.<br />
En 1777, inventó la balanza <strong>de</strong> torsión, ésta cuantificaba la fuerza <strong>de</strong> atracción o repulsión por medio<br />
<strong>de</strong>l retorcimiento <strong>de</strong> un alambre <strong>de</strong> plata rígido. Colocó una pequeña esfera con carga eléctrica a<br />
diversas distancias <strong>de</strong> otra también cargada. A través <strong>de</strong> estas experimentaciones logró medir la<br />
fuerza <strong>de</strong> atracción o repulsión según la torsión observada en la balanza. En 1784, estableció la Ley<br />
<strong>de</strong> interacción <strong>de</strong> cargas que lleva su nombre y que se <strong>de</strong>fine:“La fuerza <strong>de</strong> atracción o repulsión<br />
entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto <strong>de</strong> las cargas e inversamente<br />
proporcional al cuadrado <strong>de</strong> la distancia que las separa”.<br />
Coulomb observó que a mayor distancia entre dos cuerpos cargados eléctricamente, menor es la<br />
fuerza <strong>de</strong> atracción o repulsión. Pero la fuerza no se reduce en igual proporción al incremento <strong>de</strong> la<br />
distancia, sino respecto al cuadrado <strong>de</strong> la misma.<br />
Así, entre dos cargas eléctricas<br />
Distancia<br />
Fuerza <strong>de</strong><br />
repulsión<br />
<br />
1<br />
cm<br />
<br />
2 N<br />
2cm 0.5 N<br />
3 cm 0.055 N<br />
BLOQUE I 5
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
La Ley <strong>de</strong> Coulomb o <strong>de</strong> interacción <strong>de</strong> cargas se expresa matemáticamente <strong>de</strong> la siguiente manera:<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
F= Fuerza electrostática. En el S.I. se mi<strong>de</strong> en N y en el cgs se mi<strong>de</strong> en dinas.<br />
q 1<br />
y q 2<br />
= Cargas eléctricas. En el S.I. se mi<strong>de</strong> en C y en el cgs se mi<strong>de</strong> en ues.<br />
r= Distancia entre las cargas. En el S.I. se mi<strong>de</strong> en m y en el cgs se mi<strong>de</strong> en cm.<br />
K= Constante dieléctrica. En el vacíotiene un valor <strong>de</strong> en el S.I. y <strong>de</strong><br />
en el cgs.<br />
La ecuación <strong>de</strong> la Ley <strong>de</strong> Coulomb solo es válida cuando las cargas se encuentran en el<br />
vacío, o en forma aproximada si están en el aire. Pero si entre las cargas existe una sustancia<br />
o medio aislante, la fuerza eléctrica <strong>de</strong> interacción entre estas sufrirá una disminución, la cual varía<br />
<strong>de</strong>pendiendo <strong>de</strong>l medio.<br />
Campo eléctrico<br />
Una carga eléctrica se encuentra siempre ro<strong>de</strong>ada por un campo eléctrico. Alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> este campo se<br />
manifiestan fuerzas eléctricas <strong>de</strong> atracción y <strong>de</strong> repulsión. Este campo es invisible pero se representa<br />
por medio <strong>de</strong> líneas <strong>de</strong> fuerza. Por tanto, campo eléctrico se <strong>de</strong>fine como: “la región <strong>de</strong>l espacio en la<br />
que una carga eléctrica experimenta una fuerza”.<br />
Si la carga es positiva las líneas <strong>de</strong> fuerza salen radialmente <strong>de</strong> la carga, mientras que en una<br />
negativa llegan radialmente a ella.<br />
6<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Intensidad <strong>de</strong>l campo eléctrico (E)<br />
Para estudiar cómo es la intensidad <strong>de</strong>l campo eléctrico <strong>de</strong> una carga, se utiliza una pequeña<br />
carga <strong>de</strong> prueba positiva.<br />
La intensidad <strong>de</strong> campo eléctrico se expresa matemáticamente <strong>de</strong> la siguiente manera:<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
F<br />
E =<br />
q<br />
N dinas<br />
E: intensidad <strong>de</strong>l campo eléctrico ( ) en el S.I. y ( ) en el sistema cgs.<br />
C<br />
ues<br />
F= fuerza que recibe la carga <strong>de</strong> prueba (N) en el S.I. y (dinas) en el sistema cgs.<br />
q= carga <strong>de</strong> prueba (C) en el S.I. y (ues) en el sistema cgs.<br />
Para calcular la intensidad <strong>de</strong> campo eléctrico(E) a una distancia (r) <strong>de</strong> una carga (q) se utiliza la<br />
expresión:<br />
E = Intensidad <strong>de</strong> campo eléctrico<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
k = constante dieléctrica ( )<br />
q = carga <strong>de</strong> prueba en Coulomb(C)<br />
Potencial eléctrico<br />
En <strong>Física</strong> I aprendimos que un objeto tiene energía potencial gravitacional <strong>de</strong>bido a su ubicación en<br />
un campo gravitacional. De igual manera, un objeto con carga tiene energía potencial eléctrica en<br />
virtud <strong>de</strong> su lugar en un campo eléctrico. De igual manera, así como se requiere trabajo para levantar<br />
un objeto contra el campo gravitacional <strong>de</strong> la Tierra, también se requiere <strong>de</strong> un trabajo para mover una<br />
partícula cargada contra el campo eléctrico.<br />
Siempre que una carga positiva se mueve en contra <strong>de</strong>l campo eléctrico, la energía potencial aumenta;<br />
y siempre que una carga negativa se mueve en contra <strong>de</strong>l campo eléctrico, la energía potencial<br />
disminuye.<br />
Por <strong>de</strong>finición, el potencial eléctrico (V) en cualquier punto <strong>de</strong> un campo eléctrico, es igual al trabajo<br />
(T) que se necesita realizar para transportar a la unidad <strong>de</strong> carga positiva (q) <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el potencial cero<br />
hasta el punto consi<strong>de</strong>rado.<br />
T<br />
V =<br />
q<br />
BLOQUE I 7
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
V=potencial eléctrico en el punto consi<strong>de</strong>rado medido en (Volts)<br />
T=trabajo realizado en (Joules)<br />
q= carga trasportada en (Coulomb)<br />
El potencial eléctrico <strong>de</strong> una carga es el mismo en todos los puntos que se encuentren a la misma<br />
distancia, a esto se le llama superficies equipotenciales. Se expresa matemáticamente <strong>de</strong> la siguiente<br />
manera:<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
K=<br />
Potencial eléctrico en (Volts)<br />
Q= valor <strong>de</strong> la carga eléctrica (Coulombs)<br />
r= distancia en (metros)<br />
Diferencia <strong>de</strong> potencial<br />
Por <strong>de</strong>finición, la diferencia <strong>de</strong> potencial entre dos puntos es el trabajo por unidad <strong>de</strong> carga positiva<br />
realizado por fuerzas eléctricas para mover una pequeña carga <strong>de</strong> prueba <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> mayor<br />
potencial hasta el punto <strong>de</strong> menor potencial.<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
V AB<br />
=diferencia <strong>de</strong> potencial entre los puntos A y B <strong>de</strong>terminada en (Volts)<br />
T AB<br />
= Trabajo ejecutado para llevar a la unidad <strong>de</strong> carga q <strong>de</strong>l punto A al punto B en (Joules)<br />
q= Carga <strong>de</strong> prueba transportada <strong>de</strong> A a B medida en (Coulombs)<br />
La diferencia <strong>de</strong> potencial entre dos placas con cargas <strong>de</strong> igual magnitud pero <strong>de</strong> sentido contrario,<br />
se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>terminar a partir <strong>de</strong> la siguiente ecuación:<br />
V = Ed<br />
8<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
Instrucciones:<br />
V= Diferencia <strong>de</strong> potencial entre dos puntos cualesquiera (Volts)<br />
E= intensidad <strong>de</strong>l campo eléctrico (V/m)<br />
d= distancia entre los puntos, medida en la misma dirección <strong>de</strong>l vector campo eléctrico (m).<br />
De acuerdo a las instrucciones <strong>de</strong>l profesor sobre la resolución <strong>de</strong> problemas <strong>de</strong> la ley <strong>de</strong> Coulomb, revisa el<br />
procedimiento <strong>de</strong>l siguiente ejercicio resuelto.<br />
1.- Calcular el valor <strong>de</strong> la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1= 2 mC, q2= 4 mC, al estar<br />
separadas en el vacío por una distancia <strong>de</strong> 30 cm.<br />
Ejercicios propuestos:<br />
Resuelve en forma individual los siguientes ejercicios según las instrucciones <strong>de</strong>l profesor con procedimiento,<br />
operaciones, <strong>de</strong>speje y resultados.<br />
1.- Determinar el valor <strong>de</strong> la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: q 1<br />
= - 5μC, q 2<br />
= - 4μC al estar<br />
separadas en el vacío una distancia <strong>de</strong> 20 cm.<br />
BLOQUE I 9
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
2.- Dos cargas iguales se encuentran separadas a 20 cm en el aire y se rechazan con una fuerza <strong>de</strong> 0.8 N.<br />
Calcular el valor <strong>de</strong> cada carga.<br />
Potencial eléctrico<br />
1. Determina el valor <strong>de</strong>l potencial eléctrico a una distancia <strong>de</strong> 15 cm, <strong>de</strong> una carga puntual <strong>de</strong> C .<br />
¿Cuál es la energía potencial <strong>de</strong> un electrón en ese punto?<br />
10<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 11
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
12<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 13
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
14<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 15
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
16<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 17
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 2<br />
En forma individual diseña el circuito eléctrico <strong>de</strong> tu casa, indicando la simbología eléctrica; <strong>de</strong> acuerdo<br />
a las instrucciones <strong>de</strong>l profesor. Posteriormente realiza una exposición <strong>de</strong> forma respetuosa con tus<br />
compañeros. Dicha actividad será evaluada con una lista <strong>de</strong> cotejo.<br />
Actividad 3<br />
Realiza la siguiente lectura<br />
Formar equipos <strong>de</strong> cuatro alumnos como máximo para compartir la información obtenida y mediante<br />
una lluvia <strong>de</strong> i<strong>de</strong>as elaborar una <strong>de</strong>finición <strong>de</strong> lo que es campo eléctrico y Ley <strong>de</strong> Gauss así como sus<br />
aplicaciones en su entorno diario y completa el siguiente cuadro con la información requerida, el cual<br />
entregarás a tu maestro para su evaluación por medio <strong>de</strong> una escala <strong>de</strong> valor.<br />
Se realiza el trabajo <strong>de</strong> manera colaborativa manteniendo una actitud atenta y respetuosa.<br />
Ley <strong>de</strong> Gauss<br />
La ley <strong>de</strong> Gauss, llamada así en honor a Karl Friedrich Gauss (1777 – 1855), <strong>de</strong>sempeña un papel<br />
importante <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> la electrostática, porque permite calcular <strong>de</strong> manera más sencilla el campo<br />
eléctrico o electrostático (E) producido por una distribución <strong>de</strong> cargas, cuando esta distribución<br />
presenta ciertas propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> simetría (esférica, cilíndrica o plana). Esta ley establece que el flujo<br />
eléctrico neto (ΦE), a través <strong>de</strong> cualquier superficie cerrada, (llamada superficie gaussiana) es igual a<br />
la carga encerrada en su interior (Qint) dividida por la permitividad eléctrica <strong>de</strong>l vacío (ε 0<br />
)<br />
18<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 19
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
20<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
SITUACIÓN DIDÁCTICA 2<br />
Una corriente <strong>de</strong> 0.1 A pue<strong>de</strong> matar a una persona. La corriente <strong>de</strong> una instalación<br />
eléctrica <strong>de</strong> una vivienda, es con frecuencia 100 veces superior a ese valor y sin<br />
embargo; muchas <strong>de</strong>scargas eléctricas en una casa no son mortales.<br />
¿Cómo es posible que no sean mortales? ¿El voltaje causa la corriente, o la corriente<br />
causa el voltaje? ¿Cuál es la causa y cuál es el efecto? ¿Qué causa el choque eléctrico,<br />
la corriente o el voltaje?¿Los efectos <strong>de</strong> la corriente eléctrica son iguales en todos los<br />
organismos? Explica la causa.<br />
Actividad 5<br />
Realiza la siguiente lectura y realiza una consulta bibliográfica para ampliar la<br />
información acerca <strong>de</strong>l enunciado <strong>de</strong> la Ley <strong>de</strong> Ohm (notación científica, factores<br />
que afectan la resistencia <strong>de</strong> un conductor: “tabla <strong>de</strong> resistividad, calibre <strong>de</strong>l alambre,<br />
factores <strong>de</strong> temperatura y código <strong>de</strong> colores”) y sus aplicaciones en la vida cotidiana.<br />
Mediante una lluvia <strong>de</strong> i<strong>de</strong>as, socializa con tus compañeros la información obtenida,<br />
para concluir escribe la información que te solicita el cuadro.<br />
Ley <strong>de</strong> Ohm<br />
Propuesta en 1826 por el físico alemán George Simón Ohm. Esta ley es fundamental<br />
en electricidad y nos permite <strong>de</strong>terminar la corriente que fluye a través <strong>de</strong> un circuito<br />
cuando se conoce la resistencia <strong>de</strong>l circuito y la diferencia <strong>de</strong> potencial que hay entre<br />
las terminales <strong>de</strong> un conductor y la corriente que fluye a través <strong>de</strong> él. La intensidad <strong>de</strong><br />
corriente que fluye a través <strong>de</strong> un conductor es directamente proporcional a la diferencia<br />
<strong>de</strong> potencial entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia.<br />
BLOQUE I 21
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 6<br />
22<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 23
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 7<br />
24<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 25
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
26<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 27
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
28<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 29
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
30<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 31
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
32<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 33
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
34<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 35
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
36<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 37
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
38<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 39
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
40<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 41
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
42<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE I 43
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
44<br />
APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong><br />
DESCRIBES FENÓMENOS<br />
ELECTROMAGNÉTICOS
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
BLOQUE<br />
Ii<br />
DESCRIBES FENÓMENOS<br />
ELECTROMAGNÉTICOS<br />
DESEMPEÑOS A DEMOSTRAR:<br />
• Conoce y <strong>de</strong>scribe el comportamiento y aplicación <strong>de</strong>l electromagnetismo, utilizando<br />
herramientas y equipos que le permitan i<strong>de</strong>ntificar la Ley <strong>de</strong> Lenz, Ley <strong>de</strong> Faraday y<br />
Circuitos RC, basándose en prototipos relacionados a su entorno.<br />
COMPETENCIAS A DESARROLLAR:<br />
• Diseña prototipos o mo<strong>de</strong>los para <strong>de</strong>mostrar la relación entre los fenómenos<br />
eléctricos y magnéticos, aplicando principios científicos relacionados con el<br />
electromagnetismo.<br />
• Confronta las i<strong>de</strong>as preconcebidas acerca <strong>de</strong> los fenómenos naturales con el<br />
conocimiento científico para explicar las aplicaciones <strong>de</strong>l electromagnetismo.<br />
• Resuelve problemas establecidos o reales <strong>de</strong> su entorno con el uso <strong>de</strong> herramientas<br />
y equipos que permitan i<strong>de</strong>ntificar las diferentes leyes <strong>de</strong>l electromagnetismo,<br />
utilizando las ciencias experimentales para la comprensión y mejora <strong>de</strong>l mismo.<br />
OBJETOS DE APRENDIZAJE:<br />
• Electromagnetismo<br />
• Ley <strong>de</strong> Lenz<br />
• Ley <strong>de</strong> Faraday<br />
• Circuitos RC<br />
46<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
SITUACIÓN DIDÁCTICA 1<br />
En la vida diaria utilizamos la electricidad para hacer funcionar aparatos eléctricos, como la licuadora y<br />
el ventilador, ¿cómo funcionan? ¿por qué al suministrar electricidad se empiezan a mover las cuchillas<br />
<strong>de</strong>l motor <strong>de</strong> la licuadora y las aspas <strong>de</strong>l ventilador?, ¿qué diferencia tiene aquellas licuadoras que<br />
hacen girar sus cuchillas más rápido que otras?<br />
Actividad 1<br />
Realiza una consulta bibliográfica o en internet <strong>de</strong> los siguientes términos y comenta las respuestas<br />
con tus compañeros <strong>de</strong> forma respetuosa y or<strong>de</strong>nada y uno <strong>de</strong> tus compañeros escribirá las<br />
<strong>de</strong>finiciones correctas apoyados por el profesor.<br />
Electricidad<br />
Magnetismo<br />
Conceptos<br />
Campo magnético<br />
Intensidad <strong>de</strong> campo<br />
magnético<br />
Experimento <strong>de</strong> Oersted<br />
Ley <strong>de</strong> Lenz<br />
Ley <strong>de</strong> Faraday<br />
Capacitor (con<strong>de</strong>nsador)<br />
Resistencia eléctrica<br />
Fuerza electromotriz<br />
Densidad <strong>de</strong> flujo<br />
magnético<br />
Declinación magnética<br />
Inclinación magnética<br />
Inducción<br />
electromagnética<br />
Definición<br />
Aplicaciones en la vida<br />
cotidiana<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 47
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 2<br />
48<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 3<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 49
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
50<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 51
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 4<br />
Realiza una consulta bibliográfica sobre la Ley <strong>de</strong> Faraday y Ley <strong>de</strong> Lenz, completa el<br />
siguiente cuadro correctamente.<br />
52<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 5<br />
De forma individual lee la siguiente información, analiza los problemas resueltos, resuelve los<br />
ejercicios propuestos y evalúa tus resultados con el apoyo <strong>de</strong>l profesor.<br />
LEY DE FARADAY-HENRY<br />
En base a los estudios teóricos <strong>de</strong> Michael Faraday y a los matemáticos <strong>de</strong> Joseph Henry, el fenómeno<br />
<strong>de</strong> la inducción electromagnética se resume en la siguiente manera:<br />
1. El movimiento relativo entre el conductor y un campo magnético, induce una FEM en el inductor.<br />
2. La dirección <strong>de</strong> la FEM inducida, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la dirección <strong>de</strong>l movimiento <strong>de</strong>l conductor, con<br />
respecto al campo.<br />
3. La magnitud <strong>de</strong> la FEM es directamente proporcional a la rapi<strong>de</strong>z con la cual las líneas <strong>de</strong>l<br />
campo magnético son cortadas por el conductor.<br />
4. La magnitud <strong>de</strong> la FEM es directamente proporcional al número <strong>de</strong> vueltas <strong>de</strong>l conductor que<br />
corta las líneas <strong>de</strong> flujo<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 53
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
54<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 55
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
56<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 6<br />
I<strong>de</strong>ntifica problemas <strong>de</strong> tu entorno relacionados con el electromagnetismo. Desarrolla un reporte<br />
don<strong>de</strong> utilices las <strong>de</strong>finiciones, Leyes <strong>de</strong> electromagnetismo y propongas la manera <strong>de</strong> solucionarlos.<br />
Consultar el Material <strong>de</strong> apoyo 1.Tarea: En parejas traer material para la construcción <strong>de</strong> un<br />
electroimán.<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 57
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 7<br />
En equipo construye un electroimán, anota los pasos que seguiste para realizarlo y anota tus<br />
conclusiones.<br />
Actividad 8<br />
Lee la siguiente información sobre circuitos RC, observa el ejemplo y resuelve correctamente<br />
los ejercicios propuestos.<br />
58<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 59
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
60<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 61
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
62<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 63
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 9<br />
Realiza una consulta bibliográfica sobre las aplicaciones <strong>de</strong>l motor, el<br />
transformador y generador eléctrico.<br />
64<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 10<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 65
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
66<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 11<br />
Resuelve correctamente los siguientes problemas y entregar al<br />
profesor.<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 67
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
68<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong> 69
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
70<br />
DESCRIBES FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA<br />
MECÁNICA ONDULATORIA
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
BLOQUE<br />
IiI<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA<br />
DE LA MECÁNICA<br />
ONDULATORIA<br />
Las ondas <strong>de</strong>l agua son un fenómeno que se pue<strong>de</strong> ver y los efectos <strong>de</strong> las ondas sonoras se<br />
escuchan directamente con el oído. A<strong>de</strong>más el cuerpo pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>tectar algunas ondas <strong>de</strong>l espectro<br />
electromagnético. Las ondas <strong>de</strong> luz con el ojo, el efecto calorífico <strong>de</strong>l infrarrojo con la piel. Sin embargo,<br />
hay otras ondas electromagnéticas que no pue<strong>de</strong>n percibirse directamente con los sentidos humanos<br />
e incluso el infrarrojo por regla general solo se pue<strong>de</strong> observar mediante <strong>de</strong>tectores especiales.<br />
Los fenómenos ondulatorios aparecen en todos los campos <strong>de</strong> la física y se dan en eventos tan<br />
cotidianos que forman parte <strong>de</strong> nuestro entorno diario, cuestionándonos cosas tan simples como:<br />
¿Qué es lo que hace que se formen ondas en un estanque <strong>de</strong> agua tranquila cuando <strong>de</strong>jas caer una<br />
piedra?, ¿el porqué <strong>de</strong>l vaivén <strong>de</strong>l agua en las playas? O ¿por qué cuando se acerca o aleja una<br />
patrulla <strong>de</strong> mi casa se percibe con diferente intensidad el sonar <strong>de</strong> su sirena?<br />
DESEMPEÑOS A DEMOSTRAR:<br />
• Analiza fenómenos relacionados al comportamiento y naturaleza <strong>de</strong> la luz, óptica, ondas<br />
mecánicas y acústicas, que le permita aplicar en su vida diaria.<br />
COMPETENCIAS A DESARROLLAR:<br />
• Observa y relaciona los fenómenos naturales <strong>de</strong>l comportamiento <strong>de</strong> la luz en su<br />
entorno.<br />
• Demuestra principios científicos, hechos o fenómenos relacionados a la óptica por<br />
medio <strong>de</strong> prácticas experimentales.<br />
• Utiliza las TIC como herramienta que le permita indagar, seleccionar y clasificar<br />
conceptos sobre el estudio <strong>de</strong> las ondas mecánicas para su formación académica.<br />
• Confronta las i<strong>de</strong>as preconcebidas acerca <strong>de</strong> los fenómenos <strong>de</strong> la mecánica<br />
ondulatoria para explicar y adquirir nuevos conocimientos.<br />
OBJETOS DE APRENDIZAJE:<br />
• Ondas mecánicas<br />
• Acústica<br />
• Fenómenos y naturaleza <strong>de</strong> la luz<br />
• Óptica<br />
72<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 1<br />
Conceptos básicos <strong>de</strong> ondas mecánicas<br />
Realiza una consulta bibliográfica sobre la clasificación <strong>de</strong> las ondas: mecánicas, electromagnéticas,<br />
longitudinales, transversales, lineales, superficiales, tridimensionales y sísmicas, utilizando ejemplos<br />
sencillos <strong>de</strong> cada uno <strong>de</strong> ellos. Así como las características <strong>de</strong> una onda mecánica; como: elongación,<br />
nodo, amplitud <strong>de</strong> onda, cresta, valle, longitud <strong>de</strong> onda frecuencia, período y velocidad <strong>de</strong> propagación.<br />
Presentar la información obtenida en forma <strong>de</strong> tabla:<br />
CONCEPTO DEFINICIÓN EJEMPLOS<br />
Ondas mecánicas<br />
Actividad 2<br />
Características <strong>de</strong> las Ondas<br />
El alumno i<strong>de</strong>ntifica en la figura, las características <strong>de</strong> las ondas en una onda transversal, colocando<br />
en los espacios en blanco el número correspondiente a la característica correcta.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 73
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
1.- Línea <strong>de</strong> equilibrio 5.- Elongación<br />
2.- Longitud <strong>de</strong> onda 6.- Valle<br />
3.- Amplitud 7.- Cresta<br />
4.- Nodo<br />
Realizadas estas activida<strong>de</strong>s, autoevalúa tus respuestas en plenaria, mostrando respeto y<br />
tolerancia hacia tus compañeros.<br />
Actividad 3<br />
Tipos <strong>de</strong> ondas<br />
Efectúa la lectura y <strong>de</strong> acuerdo a la clasificación y tipos <strong>de</strong> ondas realiza el siguiente crucigrama. Al<br />
término <strong>de</strong> la actividad socialízalo en clase manteniendo actitud respetuosa.<br />
CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS<br />
De acuerdo con la dirección en que una onda hace vibrar a las partículas <strong>de</strong>l medio material, los<br />
movimientos ondulatorios se clasifican en longitudinal o transversal.<br />
Las ondas que viajan en el agua son una combinación <strong>de</strong> ondas transversal y longitudinal.<br />
Ondas longitudinales: Las partículas <strong>de</strong>l medio oscilan en la misma dirección <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong><br />
la onda. Las ondas que viajan a lo largo <strong>de</strong> un resorte cuando se<br />
jala (tira) uno <strong>de</strong> sus extremos y <strong>de</strong>spués rápidamente se libera,<br />
son longitudinales.<br />
EXPANSIÓN<br />
Al tirar <strong>de</strong>l cuerpo hacia abajo, el resorte se estira y al soltarlo, las<br />
fuerzas <strong>de</strong> restitución <strong>de</strong>l resorte tratan <strong>de</strong> recuperar su posición<br />
<strong>de</strong> equilibrio. Ejemplo: las ondas que se producen en un resorte. Al<br />
darle un tirón hacia abajo al cuerpo, el resorte se estira y al soltar el<br />
cuerpo, las fuerzas <strong>de</strong> restitución <strong>de</strong>l resorte tratan <strong>de</strong> que recupere<br />
su posición <strong>de</strong> equilibrio. Otro ejemplo <strong>de</strong> este tipo <strong>de</strong> ondas son<br />
las <strong>de</strong>l sonido.<br />
Ondas transversales: La vibración <strong>de</strong> las partículas individuales <strong>de</strong>l medio es perpendicular a la<br />
dirección <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong> la onda. Las ondas que viajan<br />
a lo largo <strong>de</strong> una cuerda tensa cuando se hace oscilar uno<br />
<strong>de</strong> sus extremos, son transversales. Ejemplos: una cuerda <strong>de</strong><br />
guitarra, o bien cuando se arroja una piedra en un estanque,<br />
al entrar en el agua, expulsa el liquido en todas direcciones,<br />
por tanto unas moléculas empujan a otras, formándose<br />
prominencias y <strong>de</strong>presiones circulares alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> la piedra.<br />
Como las moléculas <strong>de</strong> agua vibran hacia arriba y hacia abajo,<br />
en forma perpendicular a la dirección en la que se propaga la<br />
onda, ésta recibe el nombre <strong>de</strong> transversal.<br />
74<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Ondas lineales, superficiales y tridimensionales<br />
Las ondas también se clasifican según la forma que se propagan, ya sea en una dimensión<br />
(unidimensionales), en dos (bidimensionales), o en tres (tridimensionales).<br />
Ondas lineales: Son las que se propagan en una sola dimensión. Tal es el<br />
caso <strong>de</strong> las ondas producidas en una cuerda o en un resorte. Es <strong>de</strong>cir, ondas<br />
lineales, tanto transversales como longitudinales, que avanzan en una sola<br />
dimensión o en una sola dirección.<br />
Ondas superficiales: Son las que se difun<strong>de</strong>n en dos dimensiones, como las<br />
ondas producidas en una lámina o en la superficie <strong>de</strong> un líquido como suce<strong>de</strong><br />
cuando una piedra cae en un estanque. En éstas, los frentes <strong>de</strong> onda son<br />
circunferencias concéntricas al foco o centro emisor, las cuales aumentan <strong>de</strong><br />
tamaño conforme se alejan <strong>de</strong> él.<br />
Ondas tridimensionales: Son las que se propagan en todas direcciones, como<br />
el sonido. Los frentes <strong>de</strong> una onda son esféricos y los rayos salen en todas<br />
direcciones a partir <strong>de</strong>l centro emisor. La luz y el calor también se propagan<br />
tridimensionalmente.<br />
Ondas electromagnéticas: En 1865, un físico escocés, James Clerk<br />
Maxwell, emprendió la tarea <strong>de</strong> <strong>de</strong>terminar las propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> un medio que<br />
pudiera transportar luz y a<strong>de</strong>más tomar parte en la transmisión <strong>de</strong>l calor y la<br />
energía eléctrica. Su trabajo <strong>de</strong>mostró que una carga acelerada pue<strong>de</strong> radiar<br />
ondas electromagnéticas en el espacio. Maxwell explicó que la energía en<br />
una onda electromagnética se divi<strong>de</strong> por igual entre los campos eléctricos y<br />
magnéticos que son perpendiculares entre sí. Ambos campos oscilan en forma<br />
perpendicular a la dirección <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong> la onda.<br />
Por lo tanto, una onda luminosa no tenía que <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>r <strong>de</strong> la materia que vibrara. Se propagaría<br />
mediante campos oscilatorios transversales. Una onda <strong>de</strong> este tipo “surgiría” <strong>de</strong> los alre<strong>de</strong>dores <strong>de</strong><br />
una carga acelerada y cruzaría el espacio con la velocidad <strong>de</strong> la luz. Las ecuaciones <strong>de</strong> Maxwell<br />
predijeron que el calor y la acción eléctrica, al igual que la luz, se propagaban a la velocidad <strong>de</strong> la luz<br />
como perturbaciones electromagnéticas.<br />
Es importante mencionar que la luz y las ondas <strong>de</strong> Radio y TV son lo<br />
mismo y viajan a la misma velocidad <strong>de</strong> 300.000 Km./s, pues todas<br />
son ondas electromagnéticas, éstas no necesitan un medio material<br />
para su propagación, y se difun<strong>de</strong>n aun en el vacío como la superficie<br />
<strong>de</strong> una esfera que crece y que cada instante cubre una superficie<br />
mayor. De esa manera se están dispersando las señales <strong>de</strong> Radio y<br />
TV que se han generado en la Tierra <strong>de</strong>s<strong>de</strong> hace unos 50 años.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 75
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Ondas sísmicas<br />
Las ondas sísmicas (u ondas elásticas) son la propagación <strong>de</strong> perturbaciones temporales <strong>de</strong>l campo<br />
<strong>de</strong> esfuerzos que generan pequeños movimientos en un medio. Las ondas sísmicas pue<strong>de</strong>n ser<br />
generadas por movimientos telúricos naturales, los más gran<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los cuales pue<strong>de</strong>n causar daños<br />
en zonas don<strong>de</strong> hay asentamientos urbanos. Existe toda una rama <strong>de</strong> la sismología que se encarga<br />
<strong>de</strong>l estudio <strong>de</strong> este tipo <strong>de</strong> fenómenos físicos. Las ondas sísmicas pue<strong>de</strong>n ser generadas también<br />
artificialmente (en general por explosiones).<br />
La sísmica es la rama <strong>de</strong> la sismología que estudia estas ondas artificiales, por ejemplo para la<br />
exploración <strong>de</strong>l petróleo.<br />
Los sismos o terremotos<br />
Los terremotos son simplemente temblores <strong>de</strong> la corteza<br />
terrestre, producidos por una brusca liberación <strong>de</strong> energía<br />
mecánica en la zona superficial <strong>de</strong>l interior <strong>de</strong> la Tierra y se<br />
<strong>de</strong>ben a una acumulación previa <strong>de</strong> energía en el medio,<br />
generalmente por <strong>de</strong>formación elástica.<br />
Por lo tanto un movimiento sísmico es un movimiento<br />
vibratorio producido por la pérdida <strong>de</strong> estabilidad <strong>de</strong> masas<br />
<strong>de</strong> corteza. Cuando el movimiento llega a la superficie y se<br />
propaga por ésta le <strong>de</strong>nominamos terremoto.<br />
Esta súbita liberación <strong>de</strong> energía se propaga en forma <strong>de</strong> ondas sísmicas, provocando una serie <strong>de</strong><br />
movimientos vibratorios en el terreno.<br />
El movimiento sísmico se propaga concéntricamente y <strong>de</strong> forma tridimensional a partir <strong>de</strong> un punto en<br />
la Corteza profunda o Manto superficial (en general, en la Litosfera) en el que se pier<strong>de</strong> el equilibrio<br />
<strong>de</strong> masas. A este punto se le <strong>de</strong>nomina hipocentro.<br />
Cuando las ondas proce<strong>de</strong>ntes <strong>de</strong>l hipocentro llegan a la superficie terrestre se convierten en<br />
bidimensionales y se propagan en forma concéntrica a partir <strong>de</strong>l primer punto <strong>de</strong> contacto con ella.,<br />
Este punto se llama epicentro.<br />
Tipo <strong>de</strong> ondas sísmicas<br />
Las ondas sísmicas son similares a las ondas sonoras y, según sus características <strong>de</strong> propagación,<br />
se clasifican en:<br />
Ondas “p” o primarias: llamadas así por ser las más rápidas y, por tanto, las primeras que se<br />
registran en los sismógrafos. Son ondas <strong>de</strong> tipo longitudinal, es <strong>de</strong>cir, las partículas rocosas vibran<br />
en la dirección <strong>de</strong> avance <strong>de</strong> la onda. Se producen a partir <strong>de</strong>l hipocentro y se propagan por medios<br />
sólidos y líquidos en las tres direcciones <strong>de</strong>l espacio.<br />
Ondas “S” o secundarias: algo más lentas. Son ondas <strong>de</strong> tipo transversal, es <strong>de</strong>cir, la vibración <strong>de</strong><br />
las partículas es perpendicular al avance <strong>de</strong> la onda. También se producen a partir <strong>de</strong>l hipocentro y se<br />
propagan en forma tridimensional, pero únicamente a través <strong>de</strong> medios sólidos.<br />
76<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Ondas “L” o largas: se propagan sólo por la superficie, por lo que también se les llama ondas<br />
superficiales. Se propagan a partir <strong>de</strong>l epicentro. Éstas son las verda<strong>de</strong>ras causantes <strong>de</strong> los terremotos.<br />
El volumen <strong>de</strong> roca que se fractura se <strong>de</strong>nomina fuente sísmica. Por simplificación <strong>de</strong> la fuente se<br />
asimila a un punto <strong>de</strong>nominado hipocentro o foco, y al punto <strong>de</strong> la superficie situado justamente<br />
encima <strong>de</strong>l foco se <strong>de</strong>nomina epicentro.<br />
El interior <strong>de</strong> la Tierra es una región muy activa. Los movimientos <strong>de</strong>l magma interno (roca semifundida)<br />
producen movimientos en la corteza terrestre. Estos movimientos son las causas <strong>de</strong> los temblores y<br />
<strong>de</strong> otros fenómenos geológicos. Por eso es importante conocer el interior <strong>de</strong> la Tierra.<br />
Se ha podido comprobar que el interior <strong>de</strong>l globo terráqueo está formado por distintas capas <strong>de</strong><br />
materiales, cuya <strong>de</strong>nsidad se incrementa a medida que se avanza hacia el núcleo central. La capa<br />
más exterior, <strong>de</strong>nominada también corteza terrestre, tiene un grosor <strong>de</strong> tan soló 40 km, que se reducen<br />
a 10 km en el fondo <strong>de</strong> los océanos.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 77
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
CRUCIGRAMA DE ONDAS MECÁNICAS<br />
7<br />
6<br />
4<br />
5 2 8<br />
1<br />
3<br />
HORIZONTALES<br />
1. Ondas que se propagan en una sola dimensión.<br />
3. Rama <strong>de</strong> la sismología que estudia ondas artificiales.<br />
5. Ondas que se difun<strong>de</strong>n en dos dimensiones.<br />
7. Ondas que se propagan en todas direcciones.<br />
VERTICALES<br />
2. Las partículas <strong>de</strong>l medio oscilan en la misma dirección <strong>de</strong> propagación<br />
<strong>de</strong> la onda.<br />
4. La vibración <strong>de</strong> las partículas individuales <strong>de</strong>l medio es perpendicular a<br />
la dirección <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong> la onda.<br />
6. Ondas que no requieren <strong>de</strong> un medio material para su propagación.<br />
8. Ondas que pue<strong>de</strong>n ser generadas por movimientos telúricos naturales.<br />
78<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 4<br />
Fenómenos ondulatorios<br />
A partir <strong>de</strong> la siguiente lectura, observa las figuras que se te presentan <strong>de</strong>spués <strong>de</strong>l<br />
texto en el cuadro y escribe sobre la línea el nombre <strong>de</strong>l fenómeno ondulatorio al que<br />
correspon<strong>de</strong>n.<br />
Fenómenos ondulatorios<br />
Entre los fenómenos comunes a todas las ondas están la interferencia, la superposición, la reflexión,<br />
la refracción y la difracción.<br />
La reflexión <strong>de</strong> las ondas<br />
Cuando un movimiento ondulatorio encuentra un obstáculo a su<br />
propagación, los frentes <strong>de</strong> onda cambian <strong>de</strong> dirección, sin modificar sus<br />
<strong>de</strong>más características.<br />
Para estudiar este fenómeno, imaginaremos que un frente <strong>de</strong> ondas<br />
avanza por la superficie <strong>de</strong> un estanque hacia su límite, formado por una<br />
pared vertical. Si esta pared no absorbe la energía que transporta la onda,<br />
¿hacia dón<strong>de</strong> se dirigirá ésta tras la colisión?<br />
Cuando las olas marinas encuentran un obstáculo en su camino, cambian<br />
<strong>de</strong> dirección. En general, toda clase <strong>de</strong> ondas, cuando encuentran obstáculos modifican su dirección,<br />
propiedad que <strong>de</strong>nominamos reflexión.<br />
La refracción <strong>de</strong> las ondas<br />
Cuando un movimiento ondulatorio pasa <strong>de</strong> un medio <strong>de</strong> propagación a otro <strong>de</strong> distinta <strong>de</strong>nsidad, es<br />
común que se modifique su rapi<strong>de</strong>z y su dirección. Se trata <strong>de</strong>l fenómeno conocido como refracción.<br />
Ésta es, por ejemplo, la causa <strong>de</strong> que los peces nos parezcan más gran<strong>de</strong>s <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> un acuario que<br />
cuando los sacamos <strong>de</strong> él.<br />
Aunque todos los movimientos ondulatorios pue<strong>de</strong>n verse sometidos a la<br />
refracción, nosotros analizaremos como ejemplo, el caso <strong>de</strong> un frente <strong>de</strong><br />
onda sobre un estanque cuando las aguas pasan <strong>de</strong> una zona <strong>de</strong> aguas<br />
someras a otra más profunda o viceversa. Ello origina que las ondas cambien<br />
su velocidad <strong>de</strong> propagación y su longitud <strong>de</strong> onda, conservando constante<br />
su frecuencia.<br />
Experimentalmente se ha encontrado que la velocidad <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong> una<br />
onda en el agua es mayor a medida que aumenta la profundidad.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 79
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
La difracción <strong>de</strong> los frentes <strong>de</strong> ondas<br />
Cuando un fenómeno ondulatorio encuentra en su camino un pequeño<br />
obstáculo es capaz <strong>de</strong> ro<strong>de</strong>arlo. Por eso somos capaces <strong>de</strong> oír una<br />
conversación al otro lado <strong>de</strong> un muro.<br />
Del mismo modo, cuando los frentes <strong>de</strong> onda encuentran una pequeña<br />
abertura, se propagan a partir <strong>de</strong> ella en todas las direcciones.<br />
Estos dos comportamientos constituyen la difracción, ésta es una<br />
propiedad característica <strong>de</strong>l movimiento ondulatorio hasta tal punto que<br />
sólo se admitió la naturaleza ondulatoria <strong>de</strong> la luz cuando se comprobó que presentaba difracción.<br />
Principio <strong>de</strong> superposición <strong>de</strong> ondas<br />
En cualquier momento, la forma <strong>de</strong> onda combinada por dos o más ondas que interfieren está<br />
dada por la suma <strong>de</strong> los <strong>de</strong>splazamientos <strong>de</strong> las ondas individuales en cada punto <strong>de</strong>l medio.<br />
Fenómeno que suce<strong>de</strong> cuando dos o más trenes <strong>de</strong> ondas recorren el mismo espacio en<br />
forma in<strong>de</strong>pendiente. El hecho <strong>de</strong> que las ondas actúan in<strong>de</strong>pendientemente quiere <strong>de</strong>cir que el<br />
<strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong> cualquier partícula en el tiempo dado tan sólo es la suma <strong>de</strong> los <strong>de</strong>splazamientos<br />
que las ondas individuales proporcionan. Al analizar las ondas transversales en una cuerda que está<br />
vibrando, la rapi<strong>de</strong>z se <strong>de</strong>termina por medio <strong>de</strong> la tensión <strong>de</strong> la cuerda y su <strong>de</strong>nsidad lineal.<br />
El fenómeno <strong>de</strong> la interferencia<br />
Cuando dos movimientos ondulatorios <strong>de</strong> igual naturaleza atraviesan la misma región <strong>de</strong>l espacio, sus<br />
ondas se superponen, es <strong>de</strong>cir se produce interferencia. Alguna vez has sido plenamente consciente<br />
<strong>de</strong> este fenómeno cuando oyes mal tu emisora <strong>de</strong> radio predilecta por culpa <strong>de</strong> la interferencia con<br />
otra emisora.<br />
Se trata <strong>de</strong> un fenómeno particular <strong>de</strong> las ondas. Las partículas, cuando colisionan, se <strong>de</strong>svían<br />
mutuamente; sólo las ondas pue<strong>de</strong>n cruzarse y <strong>de</strong>spués proseguir su camino como si nada hubiera<br />
ocurrido.<br />
El caso <strong>de</strong> interferencia más fácil <strong>de</strong> investigar es el que se produce cuando en una misma cuerda<br />
tensa se producen a la vez sacudidas en dos puntos diferentes.<br />
Interferencia constructiva: Se presenta al superponerse<br />
dos movimientos ondulatorios <strong>de</strong> la misma frecuencia y<br />
longitud <strong>de</strong> onda, que llevan el mismo sentido.<br />
80<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Al encontrarse las crestas y sumar sus amplitu<strong>de</strong>s se obtiene una cresta mayor y al sumar las<br />
amplitu<strong>de</strong>s negativas, en las cuales se encuentran los valles, se obtiene un valle mayor. La onda<br />
resultante tiene mayor amplitud, conservando la misma frecuencia.<br />
Interferencia <strong>de</strong>structiva: Se manifiesta cuando se superponen<br />
dos movimientos ondulatorios con una diferencia <strong>de</strong> fase. Por<br />
ejemplo, al superponerse una cresta y un valle <strong>de</strong> diferente amplitud<br />
con una diferencia <strong>de</strong> fase igual a media longitud <strong>de</strong> onda, la onda<br />
resultante tendrá menor amplitud. Pero si se superponen dos ondas<br />
<strong>de</strong> la misma amplitud con una diferencia <strong>de</strong> fase equivalente a<br />
media longitud <strong>de</strong> onda, 180º, la suma vectorial <strong>de</strong> sus amplitu<strong>de</strong>s<br />
contrarias será igual a cero. Esto suce<strong>de</strong> cuando la cresta <strong>de</strong> una onda coinci<strong>de</strong> con el valle <strong>de</strong> la otra<br />
y ambas son <strong>de</strong> la misma amplitud.<br />
Ondas estacionarias<br />
Estas son el resultado <strong>de</strong> confinar ondas en una región <strong>de</strong>terminada. Cuando una onda en movimiento,<br />
como la que se propaga por la cuerda <strong>de</strong> una guitarra en dirección <strong>de</strong>l puente, llega al soporte, la<br />
cuerda tiene que estar casi en reposo. Se ejerce una fuerza sobre el soporte, que entonces reacciona,<br />
mandando una onda reflejada por la cuerda en sentido opuesto. Esta onda tiene la misma frecuencia<br />
y longitud <strong>de</strong> onda que la onda original. Con <strong>de</strong>terminada frecuencias las dos ondas, propagándose<br />
en sentidos contrarios interfieren para producir una onda estacionaria. Cada modo <strong>de</strong> vibración<br />
correspon<strong>de</strong> a una frecuencia particular.<br />
Las ondas estacionarias pue<strong>de</strong>n ser transversales, como<br />
en una cuerda <strong>de</strong> violín, punteada, o longitudinal, como<br />
en el aire <strong>de</strong> un tubo <strong>de</strong> un órgano. Las posiciones <strong>de</strong><br />
la amplitud máxima y mínima se <strong>de</strong>nominan antinodos o<br />
vientres y nodos respectivamente. En los antinodos la<br />
interferencia es constructiva. En los nodos es <strong>de</strong>structiva.<br />
Se aplica una fuerza periódica a un sistema con una frecuencia <strong>de</strong> o cerca <strong>de</strong> la frecuencia natural<br />
<strong>de</strong>l sistema, entonces la amplitud <strong>de</strong> vibración resulta ser mucho mayor que para otras frecuencias.<br />
Estas frecuencias naturales se llaman frecuencias resonantes. Cuando una frecuencia impulsora<br />
llega a igualar la frecuencia resonante, se ha obtenido la amplitud máxima.<br />
La frecuencia natural <strong>de</strong> los objetos se pue<strong>de</strong> usar <strong>de</strong> forma <strong>de</strong>structiva. Vientos fuertes pue<strong>de</strong>n llevar<br />
puentes suspendidos a su frecuencia natural, haciéndolos vibrar, hasta ocasionar la <strong>de</strong>strucción <strong>de</strong>l<br />
puente. Al cruzar un puente, los soldados en formación tienen que romperla para que el puente no<br />
alcance la frecuencia natural <strong>de</strong> la estructura que causaría su <strong>de</strong>sintegración.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 81
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Cuadro <strong>de</strong> imágenes sobre fenómenos ondulatorios.<br />
82<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 5<br />
Problemas sobre ondas mecánicas<br />
Analiza los ejercicios resueltos y resuelve los siguientes problemas sobre ondas mecánicas,<br />
utilizando los mo<strong>de</strong>los matemáticos analizados. Al concluir los ejercicios socializa los<br />
resultados en plenaria.<br />
EJEMPLOS RESUELTOS DE ONDAS<br />
1. Una onda típica <strong>de</strong> luz tiene una longitud <strong>de</strong> onda <strong>de</strong> 580 nm. ¿Cuál es la frecuencia <strong>de</strong> la onda?<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
2. Una onda <strong>de</strong> radio, una forma particular <strong>de</strong> una onda electromagnética, tiene una frecuencia <strong>de</strong><br />
99.5 MHz. ¿Cuál es la longitud <strong>de</strong> onda?<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
3. En una varilla <strong>de</strong> hierro se genera una onda compresiva con una frecuencia <strong>de</strong> 320 Hz; la onda<br />
<strong>de</strong>spués pasa <strong>de</strong> la varilla al aire. La velocidad <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong> la onda es <strong>de</strong> 5130 m/s en el hierro<br />
y <strong>de</strong> 340 m/s en el aire. Calcular la longitud <strong>de</strong> la onda en el hierro y en el aire.<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 83
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
4. Un alambre <strong>de</strong> metal <strong>de</strong> 500 g tiene una longitud <strong>de</strong> 50 cm y está bajo una tensión <strong>de</strong> 80 N. ¿Cuál<br />
es la velocidad <strong>de</strong> una onda transversal en ese alambre?<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
5. Una cuerda <strong>de</strong> 3 m <strong>de</strong> longitud sometida a una tensión <strong>de</strong> 200 N mantiene una velocidad <strong>de</strong> onda<br />
transversal <strong>de</strong> 172 m/s. ¿Cuál es la masa <strong>de</strong> la cuerda?<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
84<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 85
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
86<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 87
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 6<br />
Ondas Sísmicas<br />
Realiza una consulta bibliográfica sobre sismos o terremotos, consi<strong>de</strong>rando: Ondas P, S y L, tipos<br />
<strong>de</strong> terremotos, tipos <strong>de</strong> movimiento (trepidatorio y oscilatorio), microsismos, sismos volcánicos y<br />
tectónicos. Así como Escalas Sísmicas, Sismos <strong>de</strong> mayor intensidad en el Mundo y Protección Civil.<br />
En equipo <strong>de</strong> cuatro exponer uno <strong>de</strong> los temas propuestos por tu Profesor y socialízalo en el salón<br />
<strong>de</strong> clases.<br />
Tu exposición <strong>de</strong>be <strong>de</strong> incluir lo siguiente: reporte escrito (Introducción, antece<strong>de</strong>ntes, <strong>de</strong>sarrollo y<br />
conclusión) y material didáctico.<br />
Acústica<br />
Un hombre <strong>de</strong> Luisiana asegura en una <strong>de</strong>manda que el aparato reproductor <strong>de</strong> música ipod, <strong>de</strong><br />
la marca Apple, pue<strong>de</strong> causar sor<strong>de</strong>ra a las personas que lo utilizan .Apple ha vendido más <strong>de</strong> 42<br />
millones <strong>de</strong> aparatos <strong>de</strong>s<strong>de</strong> que salieron a la venta por primera vez en el 2001, entre ellos 14 millones<br />
en el cuarto período <strong>de</strong>l año pasado.<br />
El artefacto pue<strong>de</strong> producir sonidos <strong>de</strong> más <strong>de</strong> 115 <strong>de</strong>cibeles, un volumen que pue<strong>de</strong> dañar la audición<br />
<strong>de</strong> una persona expuesta a ese tipo <strong>de</strong> sonidos por más <strong>de</strong> 28 segundos al día.<br />
¿Has escuchado el significado <strong>de</strong> un <strong>de</strong>cibel?<br />
¿Te has dado cuenta <strong>de</strong> la cantidad <strong>de</strong> <strong>de</strong>cibeles a los que te expones al<br />
utilizar tu ipod o celular?<br />
88<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 7<br />
Acústica<br />
Realiza una consulta bibliográfica sobre los siguiente conceptos: Acústica, Fenómenos acústicos<br />
como: Eco, resonancia y reverberación, así también como las cualida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l sonido: Intensidad,<br />
tono y timbre y por último el Efecto Doppler. Con esta información completa el siguiente cuadro y<br />
socialízalo en clase con or<strong>de</strong>n y respeto.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 89
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 8<br />
Velocidad <strong>de</strong>l sonido en diferentes medios <strong>de</strong> propagación.<br />
Realiza la lectura y analiza los ejemplos resueltos, agregando las fórmulas correspondientes<br />
a tu problemario.<br />
VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DEL SONIDO<br />
La velocidad <strong>de</strong> una onda sonora en el aire <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la temperatura <strong>de</strong>l mismo; en el aire al nivel<br />
<strong>de</strong>l mar, y a temperatura ambiente (20ºC), el sonido se propaga a 343 m/s; también se propaga en<br />
líquidos y sólidos. No se propaga en el vacío <strong>de</strong>bido a la ausencia <strong>de</strong> partículas para que se muevan<br />
y choquen entre sí. En general, la velocidad <strong>de</strong>l sonido es mayor en los sólidos y en los líquidos que<br />
en los gases.<br />
VELOCIDAD DEL SONIDO<br />
Medio elástico velocidad m/s temperatura °K<br />
Aire 331.4 273<br />
Aire 340 288<br />
Agua 1 435 281<br />
Oxígeno 317 273<br />
Hierro 5 130 283<br />
Aluminio 5 100 293<br />
Vidrio 4 500 293<br />
Las primeras medidas <strong>de</strong> la velocidad <strong>de</strong>l sonido, fueron hechas en 1640 por Morin Mersenne, un<br />
físico francés, y en 1656 por Giovanni Borelli y Vincenzo Viviani, físicos italianos. Des<strong>de</strong> entonces<br />
muchos experimentos han mejorado estas primeras medidas usando diferentes métodos y aparatos.<br />
Las medidas más recientes, y probablemente más exactas, son las que hizo en 1934 Miller. Usando<br />
los cañones <strong>de</strong> la <strong>de</strong>fensa costra Norteamericana como fuente <strong>de</strong> sonido y poniendo receptores<br />
colocados a ciertas distancias entre sí, hizo <strong>de</strong>terminaciones muy exactas <strong>de</strong> velocidad. Los resultados<br />
le dieron una velocidad <strong>de</strong> 331 m/s a la temperatura <strong>de</strong> 0ºC esto es equivalente a 1089 ft/s.<br />
Es bien sabido que la temperatura tiene un efecto pequeño, pero medible, sobre la velocidad <strong>de</strong>l<br />
sonido. A medida que aumenta la temperatura, también aumenta ésta. Por cada grado centígrado <strong>de</strong><br />
aumento en la temperatura, la velocidad <strong>de</strong>l sonido en el aire aumenta en 61 cm/s (0.61 m/s). Escrito<br />
como ecuación:<br />
90<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
Por cada grado Fahrenheit que sube la temperatura, la velocidad en el aire aumenta 1.1 ft/s. Si la<br />
velocidad V<br />
0<br />
está en ft/s a 32°F, y T es el cambio <strong>de</strong> temperatura en °F <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 32°, la velocidad V<br />
es dada por:<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
Una velocidad <strong>de</strong> 1087 ft/s equivale a 741 mi/h. En las partes altas <strong>de</strong> la estratósfera, don<strong>de</strong> la<br />
temperatura en el día sube a 200°F, la rapi<strong>de</strong>z <strong>de</strong>l sonido aumenta en 185 ft/s. Allá, la velocidad es<br />
<strong>de</strong> 1272 ft/s, que equivale a 867 millas por hora.<br />
Valores <strong>de</strong> la rapi<strong>de</strong>z <strong>de</strong> las ondas sonoras longitudinales en medios diferentes: en un<br />
alambre o varilla, en un fluido y en un gas.<br />
Para las ondas sonoras longitudinales en un alambre o varilla, la rapi<strong>de</strong>z <strong>de</strong> la onda está dada por;<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 91
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
Ejemplo: Calcular la velocidad <strong>de</strong>l sonido en una varilla <strong>de</strong> aluminio.<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultado<br />
Las ondas longitudinales transmitidas en un fluido tienen una velocidad que se <strong>de</strong>termina a partir <strong>de</strong>:<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
92<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Ejemplo: Una onda sonora es enviada por un barco hasta el fondo <strong>de</strong>l mar, don<strong>de</strong> se refleja y<br />
regresa. Si el viaje <strong>de</strong> ida y vuelta tarda 0.6 segundos. ¿A qué profundidad está el fondo <strong>de</strong>l océano?<br />
Consi<strong>de</strong>re que el módulo volumétrico <strong>de</strong>l agua <strong>de</strong> mar es <strong>de</strong> 2.1 X10 9 Pascales y que su <strong>de</strong>nsidad<br />
es <strong>de</strong> 1030 Kg/m 3 .<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultado<br />
Para calcular la velocidad <strong>de</strong>l sonido en un gas:<br />
Dón<strong>de</strong>:<br />
Para un gas i<strong>de</strong>al:<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 93
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Don<strong>de</strong>:<br />
Sustituyendo se tiene:<br />
Ejemplo: Calcular la velocidad <strong>de</strong>l sonido en el aire en que la temperatura es <strong>de</strong> 27°C. La masa<br />
molecular <strong>de</strong>l aire es <strong>de</strong> 29.0 y la constante adiabática es 1.4.<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultado<br />
94<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 9<br />
Problemas sobre la propagación <strong>de</strong> la velocidad <strong>de</strong>l sonido.<br />
Resuelve los siguientes problemas sobre la propagación <strong>de</strong> la velocidad <strong>de</strong>l sonido, utilizando<br />
los mo<strong>de</strong>los matemáticos analizados. Al concluir los ejercicios socializa los resultados en<br />
plenaria.<br />
EJERCICIOS PROPUESTOS DE ACÚSTICA<br />
1. Encontrar la velocidad <strong>de</strong>l sonido en el aire cuando la temperatura es <strong>de</strong>:<br />
a) 22 °C y b) 35 °C.<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
2. ¿Cuál es la velocidad <strong>de</strong>l sonido en el aire (M=29x10 -3 kg/mol y γ=1.4) en un día en que la<br />
temperatura es <strong>de</strong> 30 °C?<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
3. Un submarino emite una señal ultrasónica <strong>de</strong>tectando un obstáculo en su camino; la señal tarda<br />
1.89 s en ir y regresar al submarino. ¿A qué distancia se encuentra el obstáculo? Consi<strong>de</strong>rar la<br />
velocidad <strong>de</strong>l sonido en el agua igual a 1435 m/s.<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 95
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
4. Calcular las longitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> onda en una varilla <strong>de</strong> acero en la cual la velocidad <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong><br />
la onda es <strong>de</strong> 5.1x10 3 m/s y la frecuencia <strong>de</strong> las ondas <strong>de</strong> sonido para ese material es <strong>de</strong> 2000 Hz.<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
5. El módulo <strong>de</strong> Young para el acero es <strong>de</strong> 2.07x10 11 Pa y su <strong>de</strong>nsidad es <strong>de</strong> 7800 kg/m 3 . Calcular la<br />
velocidad <strong>de</strong>l sonido en una varilla <strong>de</strong> acero.<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
6. Encontrar los valores generales <strong>de</strong> la velocidad <strong>de</strong>l sonido a) una varilla <strong>de</strong> cobre sólida, b) agua<br />
líquida y c) aire a la temperatura ambiente (20 °C).<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
96<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
7. ¿Cuánto tiempo le tomará al sonido viajar 3.5 km en el aire, si la temperatura es <strong>de</strong> 30°C?<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
8. Si un barco <strong>de</strong> guerra a 30 mi <strong>de</strong> la costa dispara sus cañones. ¿Cuánto tardará el sonido en ser<br />
oído en la costa? Consi<strong>de</strong>rar una temperatura <strong>de</strong> 84°F.<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
9. La velocidad <strong>de</strong> las ondas longitudinales en <strong>de</strong>terminada varilla <strong>de</strong> metal con <strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong> 7850 kg/<br />
m³ resultó ser <strong>de</strong> 3380 m/s. Determinar: ¿Cuál es el Módulo <strong>de</strong> Young <strong>de</strong>l metal? b) Si la frecuencia<br />
<strong>de</strong> las ondas es <strong>de</strong> 312 Hz, ¿cuál es la longitud <strong>de</strong> onda?<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 97
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
10. La prolongación <strong>de</strong>l sonido a través <strong>de</strong>l aire a 18 °C pasa a través <strong>de</strong> un frente frío vertical en el<br />
cual el aire está a 4 °C. si el sonido tiene una frecuencia <strong>de</strong> 2400 Hz. ¿En qué porcentaje cambia su<br />
longitud <strong>de</strong> onda al cruzar esa zona?<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
11. Se <strong>de</strong>ja caer una piedra <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la parte superior <strong>de</strong> un acantilado. Quien la <strong>de</strong>ja caer oye el impacto<br />
contra el agua 3.5 s <strong>de</strong>spués. ¿Qué altura tiene el acantilado? Consi<strong>de</strong>rar temperatura ambiente <strong>de</strong><br />
20 °C.<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
12. El sonido proveniente <strong>de</strong> la explosión <strong>de</strong> un cohete <strong>de</strong> fuegos artificiales tarda 4.5 s en llegar a<br />
los oídos <strong>de</strong> una persona. La explosión ocurrió a 1500 m por encima <strong>de</strong> la persona y el sonido se<br />
<strong>de</strong>splazó verticalmente a través <strong>de</strong> dos capas estratificadas <strong>de</strong> aire: la más alta está a 0 °C y la más<br />
baja a 20 °C. ¿Qué espesor tiene cada capa <strong>de</strong> aire?<br />
Datos Fórmula(s) Sustitución Resultados<br />
98<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 10<br />
Comprueba lo que aprendiste<br />
Para comprobar tus conocimientos adquiridos resuelve el siguiente crucigrama sobre Ondas<br />
Mecánicas y Acústica. (CRUCIGRAMA 2).<br />
Rellenar con el término que se pi<strong>de</strong> en cada <strong>de</strong>finición el recuadro que aparece en blanco. Tener en<br />
cuenta las pistas horizontales y verticales.<br />
1 2 3<br />
4 5<br />
6 7<br />
8 9<br />
10<br />
11 12<br />
13 14<br />
15 16<br />
17 18<br />
19<br />
20<br />
21 22<br />
23<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 99
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
HORIZONTALES<br />
2. La superposición <strong>de</strong> dos ondas en un punto recibe el nombre <strong>de</strong>...<br />
6. Ondas mecánicas longitudinales y <strong>de</strong> presión cuya frecuencia es inferior a 20 Hz.<br />
8. Ondas mecánicas longitudinales y <strong>de</strong> presión cuya frecuencia es superior al límite <strong>de</strong> audición.<br />
10.<br />
El cambio <strong>de</strong> dirección, <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l mismo medio, que experimenta una onda al incidir sobre una<br />
superficie <strong>de</strong> separación entre dos medios.<br />
12. Fenómeno por el que las ondas logran bor<strong>de</strong>ar un obstáculo y propagarse <strong>de</strong>trás <strong>de</strong>l mismo.<br />
15. El número <strong>de</strong> vibraciones completas realizadas en un segundo.<br />
19.<br />
La cantidad <strong>de</strong> energía que atraviesa perpendicularmente a la unidad <strong>de</strong> superficie en un movimiento<br />
ondulatorio.<br />
21. Vibración completa, ciclo, u…....<br />
22 Cualidad <strong>de</strong>l sonido por la que se perciben con mayor o menor fuerza.<br />
23 Sonido más débil que acompaña al fundamental.<br />
VERTICALES<br />
1. Para una onda, la distancia que se ha propagado durante un periodo.<br />
3.<br />
4.<br />
El resultado <strong>de</strong> dos ondas <strong>de</strong> la misma amplitud y frecuencia que se propagan en la misma dirección,<br />
pero en sentido contrario.<br />
Cuando el foco emisor <strong>de</strong> un sonido tiene una velocidad superior a la <strong>de</strong>l sonido, se produce una<br />
onda <strong>de</strong>....<br />
5.<br />
El autor <strong>de</strong>l siguiente principio: "Todo punto <strong>de</strong> un frente <strong>de</strong> ondas es centro emisor <strong>de</strong> nuevas ondas<br />
elementales cuya envolvente es el nuevo frente <strong>de</strong> ondas".<br />
7. Unidad <strong>de</strong> medida <strong>de</strong>l nivel <strong>de</strong> intensidad <strong>de</strong>l sonido.<br />
9.<br />
11.<br />
Fenómeno por el que, al vibrar un cuerpo, vibra otro próximo a él, y suce<strong>de</strong> cuando la frecuencia <strong>de</strong><br />
las vibraciones <strong>de</strong>l resonador coinci<strong>de</strong>n con las <strong>de</strong>l vibrador.<br />
Cambio en la dirección <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong> una onda y en el valor <strong>de</strong> la velocidad al atravesar <strong>de</strong> un<br />
medio a otro <strong>de</strong> distinto índice.<br />
13. También llamada frecuencia angular, representa la velocidad angular constante <strong>de</strong>l movimiento.<br />
14. El máximo <strong>de</strong>splazamiento que tiene lugar durante una vibración se llama...<br />
16. La posición <strong>de</strong> la partícula vibrante en cualquier instante referida a la posición <strong>de</strong> equilibrio se llama...<br />
17.<br />
18.<br />
El <strong>de</strong>scubridor <strong>de</strong>l fenómeno que consiste en el cambio en la frecuencia <strong>de</strong> una onda cuando existe<br />
movimiento relativo entre la fuente que lo emite y el observador que lo percibe.<br />
Una partícula que está animada <strong>de</strong> un movimiento armónico simple, por poseer energía cinética y<br />
potencial, se llama oscilador....<br />
20. Repetición <strong>de</strong>l sonido originado por una reflexión <strong>de</strong> la onda sonora.<br />
100<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 11<br />
Óptica<br />
Realiza la siguiente lectura y en binas contesten las preguntas que se realizan en ella. Posteriormente<br />
comenta tus respuestas en plenaria, manteniendo una actitud positiva y respetuosa.<br />
Seguramente estás familiarizado con fenómenos como el arcoíris en un día <strong>de</strong> lluvia, los “espejismos”<br />
que aparecen en el pavimento en época <strong>de</strong> mucho calor, y seguramente te has preguntado cosas tan<br />
simples como ¿por qué el cielo es azul en un día <strong>de</strong>spejado? O bien ¿el uso <strong>de</strong> lentes y espejos en la<br />
vida cotidiana?, la formación <strong>de</strong> imágenes en los espejos planos y, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> luego, conoces personas que<br />
necesitan anteojos para corregir su visión. Quizá has escuchado que los astrónomos usan telescopios<br />
para observar el Universo. En tu experiencia escolar habras usado algún microscopio en el laboratorio<br />
<strong>de</strong> biología. ¿Te has preguntado cuales son los principios físicos en que se basa la construcción <strong>de</strong><br />
estos instrumentos ópticos? ¿Por qué las imágenes que se forman en los espejos esféricos son<br />
<strong>de</strong> diferente tamaño que el objeto? O simplemente, ¿por qué las personas que usan anteojos ven<br />
mejor? Nuestros ojos requieren <strong>de</strong> la luz para po<strong>de</strong>r ver. Los fenómenos relacionados con la luz han<br />
<strong>de</strong>sempeñado un papel importante en la evolución <strong>de</strong> la humanidad. La luz proporciona información<br />
a las diferentes especies animales acerca <strong>de</strong> su medio ambiente. ¿Las diferentes especies animales<br />
ven las cosas que les ro<strong>de</strong>an <strong>de</strong> la misma forma? Estarás <strong>de</strong> acuerdo en que lo que ve un animal<br />
<strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> las propieda<strong>de</strong>s físicas <strong>de</strong> la luz a la que es sensible su ojo y <strong>de</strong> la forma <strong>de</strong>l ojo mismo.<br />
En fin, la luz está presente y es muy importante en nuestra vida pero, ¿qué es la luz? Esta pregunta<br />
es una constante en el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> la <strong>Física</strong> y permitió que la óptica se <strong>de</strong>sarrollara <strong>de</strong>s<strong>de</strong> épocas<br />
remotas. Las propieda<strong>de</strong>s ópticas <strong>de</strong> los espejos y las lentes se basan en los principios <strong>de</strong> reflexión<br />
y refracción <strong>de</strong> la luz. En este tema tendrás la oportunidad <strong>de</strong> estudiar la formación <strong>de</strong> imágenes y<br />
sus características mediante la aplicación <strong>de</strong> un método geométrico, el cual consi<strong>de</strong>ra que la luz está<br />
formada por rayos que se propagan en línea recta.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 101
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Actividad 12<br />
Conceptos básicos <strong>de</strong> la Óptica<br />
Realiza una consulta bibliográfica en binas, completando el siguiente cuadro sobre los<br />
siguientes conceptos: Óptica y su división (Óptica geométrica, Óptica física, Óptica electrónica), luz,<br />
espectro electromagnético, Iluminación, oscuridad, cuerpo luminoso, cuerpo iluminado, cuerpo opaco,<br />
cuerpo translucido, lente y por último espejo.<br />
1)<br />
Concepto Definición Ejemplo<br />
2)<br />
3)<br />
4)<br />
5)<br />
6)<br />
7)<br />
8)<br />
9)<br />
10)<br />
11)<br />
12)<br />
13)<br />
14)<br />
Socializa tu tabla con tus compañeros, manteniendo siempre actitud respetuosa.<br />
102<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 13<br />
Prototipo Espectro <strong>de</strong> la luz blanca<br />
Elaborar por equipo <strong>de</strong> cuatro compañeros un prototipo don<strong>de</strong> puedan observar e i<strong>de</strong>ntificar los<br />
fenómenos <strong>de</strong>l espectro <strong>de</strong> la luz blanca y socializa los resultados obtenidos con el grupo.<br />
Sugerencias:<br />
a) Disco <strong>de</strong> Newton<br />
b) Prisma<br />
c) Gota <strong>de</strong> agua<br />
d) Mancha <strong>de</strong> aceite<br />
e) Burbuja <strong>de</strong> jabón<br />
f) Etc.<br />
Entregarán el prototipo en la fecha fijada por el profesor, explicando los conceptos pedidos<br />
y un reporte don<strong>de</strong> expliques su elaboración, materiales usados, imágenes <strong>de</strong> la elaboración,<br />
y conclusiones <strong>de</strong>l proyecto.<br />
Actividad 14<br />
Características, propieda<strong>de</strong>s y comportamiento <strong>de</strong> la naturaleza <strong>de</strong> la luz.<br />
A partir <strong>de</strong> la lectura contesta el cuestionario <strong>de</strong> forma individual, socializando tus respuestas<br />
<strong>de</strong> forma grupal.<br />
La luz ha sido, quizá, el fenómeno más estudiado <strong>de</strong>s<strong>de</strong> los mismos inicios <strong>de</strong> la humanidad.<br />
La mayoría <strong>de</strong> los gran<strong>de</strong>s sabios ha participado en el tema <strong>de</strong> su interpretación y su relación con<br />
la visión. Si se tiene en cuenta que la luz produce la visión y los lentes son elementos que organizan<br />
la luz <strong>de</strong> tal manera que ingresa al ojo <strong>de</strong> una forma programada, es importante conocer muy bien<br />
algunos conceptos fundamentales sobre la luz y su relación con el medio ambiente, los lentes y los<br />
ojos.<br />
En la antigüedad sólo se interpretaba a la luz como lo opuesto a la oscuridad. Más a<strong>de</strong>lante, los<br />
filósofos griegos se percataron <strong>de</strong> la existencia <strong>de</strong> algo que relacionaba la distancia entre nuestros ojos,<br />
las cosas vistas y la fuente que las iluminaba. Podríamos afirmar que a medida que la interpretación<br />
<strong>de</strong> la luz evolucionó se han propuesto muchas teorías <strong>de</strong> la interpretación <strong>de</strong> la luz.<br />
A fines <strong>de</strong>l siglo XV<strong>II</strong> se propusieron dos teorías para explicar la naturaleza <strong>de</strong> la luz: La teoría <strong>de</strong><br />
partículas (corpuscular) y la teoría ondulatoria. El principal <strong>de</strong>fensor <strong>de</strong> la teoría corpuscular fue Sir<br />
Isaac Newton.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 103
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
La teoría ondulatoria era apoyada por Christian Huygens (1629-1695). Un matemático y científico<br />
holandés 13 años mayor que Newton. Cada una <strong>de</strong> estas teorías intentaba explicar las características<br />
<strong>de</strong> la luz observadas en esa época. Tres <strong>de</strong> estas importantes características se resumen a<br />
continuación:<br />
Propagación rectilínea: La luz viaja en línea recta.<br />
Reflexión: Cuando la luz inci<strong>de</strong> en una superficie lisa, regresa a su medio original.<br />
Refracción: La trayectoria <strong>de</strong> la luz cambia cuando penetra a un medio transparente.<br />
TEORÍA CORPUSCULAR<br />
De acuerdo con la teoría corpuscular, las partículas muy pequeñas, <strong>de</strong><br />
masa insignificante, eran emitidas por fuentes luminosas tales como<br />
el Sol o una llama. Estas partículas viajaban hacia fuera <strong>de</strong> la fuente<br />
en líneas rectas con enorme rapi<strong>de</strong>z. Cuando las partículas entraban<br />
al ojo, se estimulaba el sentido <strong>de</strong> la vista. La propagación rectilínea<br />
se explicaba fácilmente en términos <strong>de</strong> partículas. En realidad, uno <strong>de</strong><br />
los más fuertes argumentos a favor <strong>de</strong> la teoría corpuscular se baso<br />
en esta propiedad. Se pensaba que las partículas producían sombras<br />
con contornos bien <strong>de</strong>finidos, mientras que las ondas pue<strong>de</strong>n flexionarse<br />
alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> los bor<strong>de</strong>s. Dicha flexión <strong>de</strong> las ondas, se llama difracción.<br />
Las sombras nítidas que se formaban bajo los rayos luminosos hicieron pensar a Newton que la luz<br />
se <strong>de</strong>bía componer <strong>de</strong> partículas<br />
TEORÍA ONDULATORIA<br />
Huygens, por otra parte, explico que la flexión <strong>de</strong> las ondas acuáticas y las<br />
ondas sonoras alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> los obstáculos se apreciaba fácilmente <strong>de</strong>bido a<br />
sus gran<strong>de</strong>s longitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> onda. El razonaba que si la luz era en realidad una<br />
serie <strong>de</strong> ondas con una longitud <strong>de</strong> onda corta, daría lugar a una sombra bien<br />
<strong>de</strong>finida puesto que el grado <strong>de</strong>flexión seria pequeño.<br />
Es difícil explicar por que las partículas que viajaban en líneas rectas provenientes<br />
<strong>de</strong> gran número <strong>de</strong> direcciones podían cruzarse sin estorbarse entre sí. En un<br />
trabajo publicado en 1690, Huygens escribió.<br />
104<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Si, a<strong>de</strong>más, prestamos atención y valoramos la extraordinaria rapi<strong>de</strong>z con que la luz se propaga en<br />
todas direcciones, tomando en cuenta el hecho <strong>de</strong> que proviene <strong>de</strong> direcciones diferentes e incluso<br />
opuestas, los rayos se penetran sin obstaculizarse, por lo que po<strong>de</strong>mos enten<strong>de</strong>r que siempre que<br />
veamos un objeto luminoso, esto no pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>berse a la transmisión <strong>de</strong> materia que nos llega <strong>de</strong>s<strong>de</strong><br />
el objeto, como si fuera un proyectil o una flecha volando a través <strong>de</strong>l aire 21.<br />
Huygens explicó la propagación <strong>de</strong> la luz en términos <strong>de</strong>l movimiento <strong>de</strong> una perturbación a través <strong>de</strong><br />
la distancia entre una fuente y el ojo. Basó su argumento en un principio sencillo que aun es útil en la<br />
actualidad para <strong>de</strong>scribir la propagación <strong>de</strong> la luz. Supón que se <strong>de</strong>ja caer una piedra en un estanque<br />
<strong>de</strong> agua en reposo. Se produce una perturbación que se mueve en una serie <strong>de</strong> ondas concéntricas,<br />
alejándose <strong>de</strong>l lugar <strong>de</strong>l impacto. La perturbación continúa incluso <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> que la piedra toca<br />
el fondo <strong>de</strong>l estanque. Ese tipo <strong>de</strong> ejemplo indujo a Huygens a postular que las perturbaciones<br />
que se producen en todos los puntos a lo largo <strong>de</strong> un frente <strong>de</strong> onda en movimiento en un instante<br />
<strong>de</strong>terminado, pue<strong>de</strong>n consi<strong>de</strong>rarse como fuentes para el frente <strong>de</strong> ondas en el siguiente instante.<br />
El principio <strong>de</strong> Huygens establece lo siguiente: “Cada punto <strong>de</strong> un frente <strong>de</strong> onda que avanza pue<strong>de</strong><br />
consi<strong>de</strong>rarse una fuente <strong>de</strong> ondas secundarias llamadas on<strong>de</strong>letas. La nueva posición <strong>de</strong>l frente <strong>de</strong><br />
onda envuelve a las on<strong>de</strong>letas <strong>de</strong>s<strong>de</strong> todos los puntos <strong>de</strong>l frente <strong>de</strong> onda en su posición previa”. El<br />
principio <strong>de</strong> Huygens tuvo un particular éxito para explicar la reflexión y la refracción.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 105
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Cuestionario<br />
1.- En la antigüedad ¿cómo se interpretaba la existencia <strong>de</strong> la luz?<br />
________________________________________________________________________________<br />
2.- Menciona las tres características propias <strong>de</strong> la naturaleza <strong>de</strong> la luz:<br />
________________________________________________________________________________<br />
3.- ¿Qué trayectoria sigue la luz al pasar a través <strong>de</strong> una rendija o abertura?<br />
________________________________________________________________________________<br />
4.- Filósofo griego que señalaba: “La luz emitida por los cuerpos en forma <strong>de</strong> rayos, estos al entrar al<br />
ojo, estimulan el sentido <strong>de</strong> la vista”:<br />
________________________________________________________________________________<br />
5.- Según esta teoría, la luz estaba constituida por numerosos corpúsculos que emitían los cuerpos<br />
luminosos y que, al chocar con nuestra retina, la impresionaban, produciéndonos la sensación <strong>de</strong> luz:<br />
________________________________________________________________________________<br />
6.- Esta teoría <strong>de</strong> la luz establece, que la luz no era otra cosa sino un fenómeno ondulatorio semejante<br />
al sonido y que su propagación era <strong>de</strong> la misma naturaleza que la <strong>de</strong> un frente <strong>de</strong> ondas:<br />
_________________________________________________________________________________________<br />
106<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 15<br />
Fenómenos <strong>de</strong> la luz<br />
Realiza la siguiente lectura y presenta la siguiente información solicitada en forma<br />
<strong>de</strong> tabla.<br />
La fotometría es la parte <strong>de</strong> la Óptica cuyo objetivo<br />
es <strong>de</strong>terminar las intensida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> las fuentes luminosas<br />
y las iluminaciones <strong>de</strong> las superficies.<br />
Al observar todas las cosas <strong>de</strong> nuestro alre<strong>de</strong>dor,<br />
encontraremos que algunas <strong>de</strong> ellas emiten luz y otras<br />
la reflejan. A los cuerpos productores <strong>de</strong> luz, como el<br />
Sol, un foco, una hoguera o una vela, se les nombra<br />
cuerpos luminosos o fuentes <strong>de</strong> luz. A los cuerpos que<br />
reciben rayos luminosos, como es el caso <strong>de</strong> un árbol,<br />
una mesa, una piedra, una pelota, etc., se les <strong>de</strong>nomina<br />
cuerpos iluminados.<br />
Intensidad luminosa (I): La intensidad luminosa <strong>de</strong> una fuente luminosa, es la cantidad <strong>de</strong> luz<br />
que emite la fuente (la cantidad <strong>de</strong> luz que emiten los cuerpos no es la misma). Para cuantificar la<br />
intensidad luminosa <strong>de</strong> una fuente <strong>de</strong> luz, se utiliza la can<strong>de</strong>la (cd) y en el sistema CGS la bujía<br />
<strong>de</strong>cimal (bd).<br />
Unidad can<strong>de</strong>la (cd): Es la intensidad luminosa emitida normalmente por una abertura <strong>de</strong> 1/60<br />
cm 2 , practicada en un recinto que se encuentra a la temperatura <strong>de</strong> fusión <strong>de</strong>l platino (1773°C).<br />
Ejemplos. (valores aproximados):<br />
1 vela = 1.1 can<strong>de</strong>la<br />
1 foco = 40 Watts = 44 can<strong>de</strong>las<br />
1 lámpara fluorescente = 40 Watts = 350 can<strong>de</strong>las<br />
Sol = 1.6X10 5 can<strong>de</strong>las<br />
Iluminación (E): Más importante que la intensidad luminosa es la iluminación, esto es, la luz que<br />
reciben los cuerpos. El fenómeno <strong>de</strong> la iluminación <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> dos factores: la intensidad luminosa<br />
<strong>de</strong>l foco que ilumina y la distancia que se encuentra <strong>de</strong>l objeto iluminado.<br />
Es muy importante para nuestra salud, contar con una iluminación a<strong>de</strong>cuada según la actividad que<br />
vayamos a realizar. Por ejemplo, hacer ejercicio a plena luz solar por espacio <strong>de</strong> tiempo no muy<br />
gran<strong>de</strong>, resulta benéfico para el organismo; sin embargo, leer con los rayos luminosos emitidos<br />
directamente por el Sol es nocivo para la salud.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 107
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Lux: Es la iluminación que recibe normalmente una superficie colocada a un metro <strong>de</strong> un cuerpo<br />
luminoso, cuya intensidad es <strong>de</strong> una can<strong>de</strong>la (<br />
). Antiguamente se tomaba como unidad<br />
la luz que producía una vela <strong>de</strong> estearina <strong>de</strong> características muy bien <strong>de</strong>finidas. Conocida como bujía<br />
patrón.<br />
Bujía: Cantidad que emite una bujía sobre una superficie. 1Watt=1.1 can<strong>de</strong>las = 1.1 bujía <strong>de</strong>cimal.<br />
Flujo luminoso (F) = Lumen (lm): Un lumen es igual al flujo luminoso que inci<strong>de</strong> sobre cada m 2<br />
<strong>de</strong> una esfera <strong>de</strong> 1m <strong>de</strong> radio cuando una fuente luminosa isotropita (una que irradia igualmente en<br />
todas direcciones) <strong>de</strong> una can<strong>de</strong>la se encuentra en el centro<br />
<strong>de</strong> la esfera.<br />
REFLEXIÓN DE LA LUZ<br />
La luz se comporta como todas las ondas. Al llegar a una<br />
superficie se refleja en ella, es <strong>de</strong>cir, se regresa al lado <strong>de</strong><br />
dón<strong>de</strong> provino.<br />
La reflexión <strong>de</strong> la luz pue<strong>de</strong> efectuarse <strong>de</strong> dos maneras, a las que se les conoce con el nombre <strong>de</strong>:<br />
reflexión irregular o difusa y reflexión regular o especular.<br />
Reflexión irregular o difusa: Se presenta cuando la superficie reflectora no es completamente<br />
lisa; caracterizándose porque los rayos <strong>de</strong> luz que llegan a ella en una dirección <strong>de</strong>terminada, se<br />
reflejan en todas direcciones.<br />
Este tipo <strong>de</strong> reflexión hace posible que se vean los objetos que nos ro<strong>de</strong>an.<br />
Reflexión regular o especular: Se presenta cuando la superficie que refleja la luz es completamente<br />
lisa; por lo que se llama superficie especular o espejo y se caracteriza porque los rayos que llegan en<br />
una dirección <strong>de</strong>terminada se reflejan en otra dirección, también <strong>de</strong>terminada.<br />
108<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Las superficies especulares o espejos, en realidad no se ven; lo que se ven son las imágenes que<br />
se producen.<br />
Toda superficie que refleje los rayos <strong>de</strong> luz recibe el nombre <strong>de</strong> espejos. Por ejemplo el agua <strong>de</strong> una<br />
alberca o un lago, o los espejos <strong>de</strong> cristal que pue<strong>de</strong>n ser planos o esféricos, como el caso <strong>de</strong> los<br />
utilizados en casa o los automóviles, constan <strong>de</strong> una pieza <strong>de</strong> cristal a la cual se le <strong>de</strong>posita una capa<br />
<strong>de</strong>lgada <strong>de</strong> plata en una <strong>de</strong> sus caras y para proteger dicha capa se recubre con pintura.<br />
Leyes <strong>de</strong> la reflexión <strong>de</strong> la luz<br />
Supón que un rayo <strong>de</strong> luz inci<strong>de</strong> en un espejo perfectamente<br />
plano y que es reflejado, como se ilustra en la figura.<br />
A la línea perpendicular a la superficie se le llama normal. Al<br />
ángulo que forma el rayo inci<strong>de</strong>nte con la normal se le llama<br />
ángulo <strong>de</strong> inci<strong>de</strong>ncia y el ángulo que forma el rayo reflejado con<br />
la normal es el ángulo <strong>de</strong> reflexión.<br />
El fenómeno <strong>de</strong> la reflexión sigue dos leyes muy sencillas<br />
propuestas por el matemático y físico francés, René Descartes<br />
(1596-1650), y son:<br />
La primera dice que el rayo inci<strong>de</strong>nte, la normal y el rayo reflejado se encuentran sobre un mismo<br />
plano que es perpendicular al plano <strong>de</strong>l espejo.<br />
La segunda ley dice que el ángulo inci<strong>de</strong>ncia, es igual al ángulo <strong>de</strong> reflexión. Es lo mismo que<br />
suce<strong>de</strong>, por ejemplo, con una pelotita que choca contra una pared lisa: se refleja con un ángulo igual<br />
al <strong>de</strong> inci<strong>de</strong>ncia.<br />
Estas dos leyes juntas tienen una implicación interesante: la trayectoria<br />
que sigue un rayo para ir <strong>de</strong> un punto a otro pasando por el espejo es la<br />
más corta <strong>de</strong> las trayectorias posibles.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 109
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
REFRACCIÓN DE LA LUZ<br />
El fenómeno <strong>de</strong> la refracción <strong>de</strong> la luz consiste en que cuando la luz llega<br />
a la superficie <strong>de</strong> separación entre dos sustancias diferentes, cambia <strong>de</strong><br />
dirección, con la excepción <strong>de</strong>l caso en que la luz llega perpendicular a dicha<br />
superficie.<br />
Ejemplos: al introducir una varilla recta en el agua, parece que se quiebra<br />
don<strong>de</strong> se encuentra la superficie <strong>de</strong>l líquido, en las lentes, las imágenes <strong>de</strong><br />
las lentes se ven más gran<strong>de</strong>s o más chicas, <strong>de</strong>rechas o invertidas, según el<br />
caso; al acercarse a una alberca, se ve como si el fondo se encontrara más<br />
arriba <strong>de</strong> lo que en realidad está.<br />
Reglas y leyes <strong>de</strong> la refracción <strong>de</strong> la luz<br />
Los rayos <strong>de</strong> todos los movimientos ondulatorios cambian <strong>de</strong><br />
dirección al refractarse <strong>de</strong>bido al cambio <strong>de</strong> su velocidad al pasar <strong>de</strong><br />
una sustancia a otra.<br />
Reglas <strong>de</strong> la refracción <strong>de</strong> la luz<br />
La primera regla dice que cuando la luz pasa <strong>de</strong> una sustancia<br />
<strong>de</strong>nsa a otra más <strong>de</strong>nsa, se acerca a la Normal, es <strong>de</strong>cir, el ángulo<br />
<strong>de</strong> inci<strong>de</strong>ncia es mayor que el ángulo <strong>de</strong> refracción.<br />
110<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
La segunda regla dice que cuando la luz pasa <strong>de</strong> una sustancia<br />
ópticamente más <strong>de</strong>nsa a otra menos <strong>de</strong>nsa, se aleja <strong>de</strong> la<br />
normal, es <strong>de</strong>cir, el ángulo <strong>de</strong> inci<strong>de</strong>ncia es menor que el ángulo<br />
<strong>de</strong> refracción.<br />
Leyes <strong>de</strong> la refracción <strong>de</strong> la luz<br />
La primera Ley dice que el rayo inci<strong>de</strong>nte, la normal y el rayo<br />
refractado, se encuentran sobre el mismo plano.<br />
La segunda se conoce como Ley <strong>de</strong> Snell, por ser el<br />
astrónomo y matemático holandés Willebrord Snell (1591-<br />
1626), quien la <strong>de</strong>scubrió.<br />
DIFRACCIÓN DE LA LUZ<br />
Cuando la luz pasa próxima al bor<strong>de</strong> <strong>de</strong> cualquier objeto opaco, dobla<br />
levemente su trayectoria y sigue a<strong>de</strong>lante en una nueva dirección.<br />
Este doblez <strong>de</strong> la luz alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> las esquinas se llama difracción.<br />
Conforme la propagación rectilínea <strong>de</strong> la luz, se acostumbra creer que<br />
un objeto ha <strong>de</strong> proyectar una sombra precisa y bien <strong>de</strong>finida. Pero en<br />
un examen minucioso <strong>de</strong> cualquier sombra, prueba que los contornos<br />
no son nítidos sino borrosos y difusos.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 111
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Si se tiene el cuidado <strong>de</strong> escoger una fuente <strong>de</strong> luz pequeña, como es la que pasa por la perforación<br />
<strong>de</strong> una punta <strong>de</strong> alfiler hecha en una pantalla, la sombra que proyecta un objeto sobre una pantalla<br />
distante está rebor<strong>de</strong>ada por bandas o franjas angostas <strong>de</strong> luz. Para observar este efecto, pue<strong>de</strong><br />
realizar el siguiente experimento simple en un cuarto oscuro. Se coloca en un lado <strong>de</strong>l cuarto una<br />
caja que contenga una lámpara eléctrica, que tenga un agujero <strong>de</strong> alfiler y se coloca una pantalla<br />
<strong>de</strong> vidrio esmerilado para observaciones en el otro lado <strong>de</strong>l cuarto. Entonces se colocan los objetos<br />
cuyas sombras se van a observar a medio camino entre la fuente y la pantalla.<br />
POLARIZACIÓN DE LA LUZ<br />
Otro fenómeno muy común que comprueba la naturaleza ondulatoria <strong>de</strong> la luz y que tiene bastantes<br />
aplicaciones prácticas, es la polarización <strong>de</strong> la luz.<br />
En la actualidad es común que se utilicen lentes especiales llamados polaroi<strong>de</strong>s,<br />
para evitar el <strong>de</strong>slumbramiento que produce la luz que se refleja en el pavimento,<br />
tanto <strong>de</strong> día como <strong>de</strong> noche o en la arena <strong>de</strong> una playa.<br />
Para estudiar mejor este fenómeno, se pue<strong>de</strong>n utilizar cristales <strong>de</strong> Turmalina, o filtros polarizadores<br />
que también se llaman polaroi<strong>de</strong>s.<br />
El fenómeno <strong>de</strong> la polarización <strong>de</strong> la luz era conocido <strong>de</strong>s<strong>de</strong> los trabajos <strong>de</strong> Christian Huygens<br />
(1629-1695) pero fue estudiado a fondo por Jean Baptiste Biot (1774-1862) a principios <strong>de</strong>l siglo XIX.<br />
Tras estudiar el fenómeno sobre un cristal <strong>de</strong> cuarzo, Biot encontró la existencia <strong>de</strong> sustancias que<br />
giraban el plano <strong>de</strong> polarización <strong>de</strong> la luz hacia la <strong>de</strong>recha (<strong>de</strong>xtrógiras) y otras que lo hacían hacia<br />
la izquierda (levógiras).<br />
En 1969 el médico danés Erasmo Bartalina observó que cierto cristal transparente llamado espato <strong>de</strong><br />
Islandia tiene la propiedad <strong>de</strong> que a través <strong>de</strong> él se ve el doble, o sea, que un rayo <strong>de</strong> luz que inci<strong>de</strong><br />
sobre éste se refracta <strong>de</strong> dos maneras distintas.<br />
Este fenómeno es llamado doble refracción y los medios que la producen se llaman birrefringentes.<br />
En 1808, el ingeniero francés E. Molus, notó que si la luz inci<strong>de</strong> en un medio birrefringente antes<br />
había sufrido una reflexión, la doble refracción no ocurre. Malus le llamo polariza a la luz que no<br />
produce doble refracción en un medio birrefringente.<br />
112<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
En 1813, Agustín Jean Fresnel <strong>de</strong>mostró que estos fenómenos se explican<br />
si se piensa que la luz es una onda transversal, que consiste en alteraciones<br />
perpendiculares a la dirección <strong>de</strong> propagación.<br />
Se dice que el movimiento transversal está polarizado, si se logra que todas las<br />
partículas vibren en una sola dirección.<br />
El fenómeno <strong>de</strong> la polarización también comprueba su naturaleza ondulatoria.<br />
Científicamente se explica la polarización <strong>de</strong> la luz, consi<strong>de</strong>rando que las<br />
vibraciones <strong>de</strong> una onda luminosa son transversales. La luz se pue<strong>de</strong><br />
polarizar por reflexión, por doble refracción y por absorción selectiva. La más<br />
común es por reflexión.<br />
Una onda electromagnética consiste en campos eléctricos y magnéticos<br />
oscilantes, perpendiculares entre sí y a<strong>de</strong>más a la dirección <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong> una onda. Por<br />
consiguiente, las ondas <strong>de</strong> luz están formadas por campos oscilantes más que por partículas<br />
vibrantes, como el caso <strong>de</strong> las ondas producidas en una cuerda. Si pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>mostrarse que estas<br />
oscilaciones pue<strong>de</strong>n polarizarse, es posible, establecer en forma concluyente, que las oscilaciones<br />
son transversales.<br />
Un número <strong>de</strong> sustancias exhiben diferentes índices <strong>de</strong> refracción para la luz con diferentes planos<br />
<strong>de</strong> polarización relativos o su estructura cristalina.<br />
Algunos ejemplos son la calcita, el cuarzo y la turmalina. Con estos materiales pue<strong>de</strong>n construirse<br />
placas que únicamente transmitan la luz en un solo plano particular <strong>de</strong> oscilación. En consecuencia<br />
pue<strong>de</strong>n utilizarse como polaroi<strong>de</strong>s <strong>de</strong> la luz inci<strong>de</strong>nte cuyas oscilaciones estén orientadas<br />
caóticamente. Analógicamente a las cuerdas vibrantes que pasan por las rejillas pue<strong>de</strong>n usarse dos<br />
placas polarizadas para <strong>de</strong>terminar la naturaleza transversal <strong>de</strong> las ondas <strong>de</strong> la luz.<br />
La luz emitida por la mayoría <strong>de</strong> las fuentes no está polarizada. Al pasar la luz por una placa<br />
Turmalina (el polarizador), el haz luminoso que emerge estará polarizado en un plano, pero su<br />
intensidad habrá disminuido. Otra placa servirá como analizador. A medida que gire con relación al<br />
polarizador, la intensidad <strong>de</strong> la luz que pasa a través <strong>de</strong>l sistema disminuirá en forma gradual hasta<br />
que relativamente <strong>de</strong>je <strong>de</strong> pasar la luz a través <strong>de</strong>l sistema. De aquí pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>ducirse que las ondas<br />
<strong>de</strong> la luz son transversales y no longitudinales.<br />
a) Polarización <strong>de</strong> la luz I) La<br />
intensidad <strong>de</strong> la luz, que está en<br />
función <strong>de</strong> la altura <strong>de</strong> las crestas<br />
<strong>de</strong> la onda L) Longitud <strong>de</strong> la<br />
onda, que es la distancia que<br />
separa dos crestas <strong>de</strong> la onda h)<br />
Un rayo normal <strong>de</strong> luz consta <strong>de</strong><br />
un haz infinitos planos radiales<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 113
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Uso <strong>de</strong> la luz polarizada<br />
Para mejorar el estudio microscópico <strong>de</strong> microorganismos y cristales.<br />
Para <strong>de</strong>terminar la concentración <strong>de</strong> las soluciones <strong>de</strong> algunas sustancias como azúcares.<br />
Para <strong>de</strong>terminar la elasticidad <strong>de</strong> los cuerpos.<br />
DISPERSIÓN ATMOSFÉRICA DE LA LUZ<br />
Dispersión <strong>de</strong> la luz: Newton en su experimento clásico fue el que inicio el conocimiento <strong>de</strong> lo que<br />
es el color.<br />
Encontrándose en un cuarto completamente cerrado, a oscuras, recibió la luz <strong>de</strong>l sol que penetraba<br />
por una rendija, en un prisma <strong>de</strong> cristal, para que la luz refractada llegara a una pantalla blanca.<br />
Entonces observó que sobre dicha pantalla, se formaba una serie <strong>de</strong> matices iguales a las que se<br />
presentan en el arco iris: rojo, anaranjado, amarillo, ver<strong>de</strong>, azul, índigo (o añil) y violeta.<br />
A este fenómeno se le conoce como dispersión <strong>de</strong> la luz y pue<strong>de</strong> llevarse<br />
a cabo también con una rejilla <strong>de</strong> difracción, <strong>de</strong>mostrándose así que la luz<br />
blanca es el resultado <strong>de</strong> la mezcla <strong>de</strong> todos estos colores.<br />
Demostró <strong>de</strong> nuevo Newton esta característica <strong>de</strong> la luz blanca por medio <strong>de</strong>l<br />
llamado disco <strong>de</strong> Newton; este aparato se encuentra formado por un disco<br />
ligero, pintado radialmente con los colores <strong>de</strong>l arco iris y que pue<strong>de</strong> hacerse<br />
girar con rapi<strong>de</strong>z; al hacerlo, dichos colores se mezclan en la retina, con lo que<br />
el disco se ve blanco.<br />
La dispersión y el azul <strong>de</strong>l cielo.<br />
El azul <strong>de</strong>l cielo y el rojo <strong>de</strong> las puestas <strong>de</strong>l sol, se <strong>de</strong>be<br />
al fenómeno <strong>de</strong> la dispersión <strong>de</strong> la luz. Cuando la luz pasa<br />
a través <strong>de</strong> la atmósfera <strong>de</strong> la Tierra, las moléculas <strong>de</strong><br />
aire recogen mucha luz y vuelven a emitirla en alguna otra<br />
dirección.<br />
114<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Se pue<strong>de</strong> imaginar a la luz actuando sobre las moléculas <strong>de</strong> aire y las pequeñas partículas <strong>de</strong> polvo.<br />
Una vez que son puestas en vibración por una onda <strong>de</strong> luz, las moléculas o partículas pue<strong>de</strong>n volver<br />
a emitir la luz absorbida, a veces en la misma dirección, pero generalmente en cualquier otra.<br />
Las ondas <strong>de</strong> la luz son dispersadas por las moléculas <strong>de</strong> aire.<br />
Experimentalmente se ve, <strong>de</strong> acuerdo con la Teoría <strong>de</strong> la dispersión, que las ondas más cortas son<br />
dispersadas con mayor facilidad fácilmente que las ondas más largas.<br />
De acuerdo con esta ley, las ondas cortas <strong>de</strong> la luz violeta son dispersadas diez veces con mayor<br />
facilidad que las ondas largas <strong>de</strong> la luz roja. Los otros colores son dispersados en proporciones<br />
intermedios entre éstas. Así, cuando la luz <strong>de</strong>l sol entra en la atmósfera <strong>de</strong> la Tierra, la luz violeta y azul<br />
es dispersada al máximo, seguido por el ver<strong>de</strong>, amarillo, anaranjado y rojo, en el or<strong>de</strong>n mencionado.<br />
Por cada diez ondas violetas dispersadas <strong>de</strong> un haz, sólo se dispersa una onda roja.<br />
CIELO AZUL DE MEDIODÍA<br />
La combinación <strong>de</strong> longitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> onda en la luz natural varía con la hora <strong>de</strong>l<br />
día <strong>de</strong>bido a la diferente refracción <strong>de</strong> los rayos en la atmósfera. Al mediodía,<br />
al caer verticales, todos los rayos refractan por igual y la luz aparece blanca.<br />
Las moléculas <strong>de</strong>l aire (generalmente aerosoles, vapor <strong>de</strong> agua y gotitas en<br />
suspensión) dispersan parte <strong>de</strong> la luz, sobre todo las radiaciones más cortas<br />
que son las que más se refractan.<br />
Esta luz con abundancia <strong>de</strong> radiaciones azules dispersa en la altura gracias<br />
al vapor y a los aerosoles en suspensión es la causa <strong>de</strong> que veamos el cielo<br />
azul.<br />
¿POR QUÉ EL CIELO ROJIZO AL OCASO?<br />
Al atar<strong>de</strong>cer, con el sol incidiendo <strong>de</strong> forma oblicua en la atmósfera, los<br />
rayos <strong>de</strong>ben realizar un trayecto más largo y atravesar una capa más<br />
gruesa <strong>de</strong> aire y su refracción es mayor, tanto por el grosor a atravesar,<br />
como por el mayor ángulo <strong>de</strong> inci<strong>de</strong>ncia. Las radiaciones más cortas<br />
(azules) se refractan tanto que giran y <strong>de</strong>scien<strong>de</strong>n pronto hacia el suelo.<br />
Las rojas, por el contrario, sufren una menor refracción y tiñen <strong>de</strong> rojo el<br />
cielo durante el ocaso.<br />
A esto hay que añadir el qué, los átomos <strong>de</strong> ozono, al tener una mayor<br />
absorción en la zona <strong>de</strong>l UV, restan porcentaje <strong>de</strong> azul a la luz <strong>de</strong> sol<br />
tiñéndola <strong>de</strong> rojo.<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 115
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
El color <strong>de</strong> un objeto <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> fundamentalmente <strong>de</strong> su constitución físico-química, <strong>de</strong>l acabado<br />
<strong>de</strong> su superficie y <strong>de</strong> la intensidad y longitud <strong>de</strong> onda <strong>de</strong> la luz que lo ilumina y, secundariamente, <strong>de</strong>l<br />
color <strong>de</strong> las reflexiones difusas <strong>de</strong> los objetos que lo ro<strong>de</strong>an.<br />
Este es el color compuesto por la mezcla <strong>de</strong> colores dispersados eficazmente por las moléculas <strong>de</strong>l<br />
aire. Cualquier color pue<strong>de</strong> simularse mezclando ondas <strong>de</strong> luz rojas, ver<strong>de</strong>s o azules <strong>de</strong> intensida<strong>de</strong>s<br />
variables. Cada tinte está <strong>de</strong>terminado por su longitud <strong>de</strong> onda dominante y la combinación visual<br />
<strong>de</strong> las longitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> onda mezcladas. El rojo más el ver<strong>de</strong> se combina para producir el amarillo. Los<br />
tres juntos hacen el blanco.<br />
La intensidad <strong>de</strong> la luz como factor <strong>de</strong>terminante <strong>de</strong>l color, es únicamente una ilusión<br />
óptica <strong>de</strong>bida a la peculiar fisiología <strong>de</strong> nuestra retina.<br />
Concepto Definición Ejemplo<br />
1) Fotometría<br />
2) Intensidad luminosa<br />
3) Can<strong>de</strong>la<br />
4) Iluminación<br />
5) Lux<br />
6) Flujo luminoso<br />
7) Reflexión irregular<br />
8) Reflexión irregular<br />
9) Primera Ley <strong>de</strong> la Reflexión <strong>de</strong> la Luz<br />
10) Segunda Ley <strong>de</strong> la Reflexión <strong>de</strong> la Luz.<br />
11) Refracción <strong>de</strong> la luz<br />
12) Primera regla <strong>de</strong> la refracción <strong>de</strong> la Luz.<br />
13) Segunda regla <strong>de</strong> la refracción <strong>de</strong> la Luz.<br />
14) Primera Ley <strong>de</strong> la refracción <strong>de</strong> la Luz.<br />
15) Segunda Ley <strong>de</strong> la refracción <strong>de</strong> la Luz.<br />
16) Difracción <strong>de</strong> la luz<br />
17) Polarización <strong>de</strong> la luz<br />
18) Dispersión Atmosférica <strong>de</strong> la Luz<br />
116<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad 16<br />
Actividad Experimental: Espejos<br />
Realiza en equipos <strong>de</strong> 4 ó 5 integrantes, la siguiente actividad experimental, participando y<br />
colaborando <strong>de</strong> manera efectiva.<br />
PRÁCTICA<br />
ESPEJOS<br />
OBJETIVO:<br />
• I<strong>de</strong>ntificar los diferentes tipos <strong>de</strong> espejos.<br />
• Determinar las características <strong>de</strong> las imágenes formadas en un espejo.<br />
CONCEPTOS BÁSICOS: (Investigarlos previamente y contestar)<br />
Espejo _________________________________________________________________<br />
_______________________________________________________________________<br />
_______________________________________________________________________<br />
Espejo plano ____________________________________________________________<br />
_______________________________________________________________________<br />
_______________________________________________________________________<br />
Espejo esférico ___________________________________________________________<br />
_______________________________________________________________________<br />
_______________________________________________________________________<br />
Imagen virtual ____________________________________________________________<br />
_______________________________________________________________________<br />
_______________________________________________________________________<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 117
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
MATERIAL Y/O EQUIPO<br />
ESPEJOS<br />
2 Espejos planos<br />
1 Transportador<br />
1 Espejo cóncavo<br />
1 Espejo convexo<br />
1 Papel opaco negro<br />
1 Objeto<br />
1 Metro<br />
1 Bombilla (foco) 40 w<br />
1 Regla<br />
1 Pantalla pequeña<br />
1 Banco óptico (riel acanalado)<br />
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL<br />
A. ESPEJO<br />
Espejo plano:<br />
1.- Colocar dos espejos planos en ángulo <strong>de</strong> 180° grados. Coloca entre ellos un objeto<br />
cualquiera y observa la imagen que se forma (ver figura 1).<br />
2.- Coloca los dos objetos planos en ángulo recto. Vuelve a colocar un objeto entre ellos<br />
y observa el número <strong>de</strong> imágenes que se forma y anótalo en la tabla 1.<br />
3.- Repite el paso 2, reduciendo el ángulo formado por los espejos 30, 40 y 60 grados y<br />
anótalo en la tabla 1.<br />
118<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 119
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Espejo cóncavo:<br />
1.- Cubre con el papel opaco negro el foco (40 w), <strong>de</strong>jando <strong>de</strong>scubierta una ventana en<br />
forma <strong>de</strong> flecha.<br />
2.- Coloca el foco frente a un espejo esférico cóncavo, <strong>de</strong> tal manera que uno <strong>de</strong> los<br />
extremos <strong>de</strong> ésta se encuentre sobre el eje principal <strong>de</strong>l espejo y el resto perpendicular<br />
al mismo (ver figura 2).<br />
3.- Mueve una pantalla <strong>de</strong>trás <strong>de</strong> la bombilla hasta que se reciba en ella la imagen<br />
perfectamente clara. Observa y anota en el registro <strong>de</strong> datos el tipo <strong>de</strong> imagen formada.<br />
Espejo convexo:<br />
1.- Coloca un objeto a una distancia relativamente gran<strong>de</strong> <strong>de</strong> un espejo esférico convexo.<br />
2.- Aproxima lentamente el objeto hasta que toque la superficie especular (ver figura 3).<br />
3.- Observa y anota el tipo <strong>de</strong> imagen formada en el registro <strong>de</strong> datos.<br />
REGISTRO DE DATOS<br />
Tabla No. 1<br />
ÁNGULO ( ø ) NÚMERO DE IMÁGENES N= 360° -1<br />
ø<br />
90°<br />
60°<br />
45°<br />
30°<br />
120<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Anota las observaciones:<br />
ANÁLISIS<br />
1.- ¿Qué suce<strong>de</strong> con el número <strong>de</strong> imágenes formadas a medida que el ángulo entre los<br />
espejos disminuye?<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
2.- El tamaño <strong>de</strong> la imagen virtual en un espejo cóncavo es mayor, menor o igual al tamaño<br />
<strong>de</strong>l objeto?<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
3.- ¿De qué <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> las características <strong>de</strong> las imágenes producidas en un espejo cóncavo?<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 121
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
4.- ¿Cuáles son las características <strong>de</strong> las imágenes producidas en un espejo convexo?<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
CONCLUSIONES<br />
Conclusión general:<br />
Con base en el análisis <strong>de</strong> los datos obtenidos, las conclusiones parciales y los principios<br />
básicos <strong>de</strong> física estudiados en clase, elabora una conclusión general.<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
_____________________________________________________________________<br />
122<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Actividad<br />
Experimental No. 1<br />
Lista <strong>de</strong> cotejo para actividad experimental<br />
Bloque:<br />
3<br />
Integrantes <strong>de</strong>l equipo:<br />
Nombre <strong>de</strong> la actividad:<br />
Fecha:<br />
Grupo:<br />
Equipo No.<br />
Aspectos a evaluar Sí No Observaciones<br />
1. Aplica las reglas <strong>de</strong> seguridad <strong>de</strong>l<br />
laboratorio utilizando con cuidado el<br />
material <strong>de</strong> la práctica <strong>de</strong> experimental.<br />
2. Formula hipótesis coherente referente<br />
al tema e implica la pregunta planteada<br />
<strong>de</strong> la actividad experimental.<br />
3. Sigue instrucciones <strong>de</strong> manera<br />
reflexiva comprendiendo cada uno <strong>de</strong><br />
los pasos y colabora en la realización<br />
<strong>de</strong> la práctica asumiendo una actitud<br />
constructiva <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l equipo <strong>de</strong><br />
trabajo.<br />
4. Los resultados, observaciones y<br />
conclusiones son claros y explican<br />
lo ocurrido o comprobado en el<br />
laboratorio <strong>de</strong> manera coherente<br />
5. Entrega el reporte <strong>de</strong> la actividad<br />
experimental en tiempo y forma.<br />
TOTAL<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 123
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
Lista <strong>de</strong> cotejo para el portafolio <strong>de</strong> evi<strong>de</strong>ncias<br />
Portafolio 1 Bloque 3 Nombre <strong>de</strong>l alumno:<br />
Se contará la actividad solo si cumple con los cuatro indicadores.<br />
Actividad<br />
evaluada<br />
Se entregó<br />
en el tiempo<br />
estipulado<br />
Se realizó la<br />
actividad en<br />
su totalidad<br />
La actividad fue<br />
realizada por el<br />
alumno<br />
Entregó el<br />
trabajo con los<br />
requerimientos<br />
solicitados<br />
Firma o<br />
sello<br />
Actividad 1<br />
Actividad 2<br />
Actividad 3<br />
Actividad 4<br />
Actividad 5<br />
Actividad 6<br />
Actividad 7<br />
Actividad 8<br />
Actividad 9<br />
Actividad 10<br />
Actividad 11<br />
Actividad 12<br />
Actividad 13<br />
Total<br />
124<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre<br />
Lista <strong>de</strong> cotejo para Problemario<br />
Problemario No. 1 Bloque: 3 Nombre <strong>de</strong>l alumno:<br />
Aspectos a evaluar Sí No Observaciones<br />
1.- Muestra el procedimiento correcto sin omitir<br />
pasos para resolver sus ejercicios propuestos<br />
2.- Entrega el procedimiento en el cua<strong>de</strong>rno o<br />
material solicitado<br />
3,- Domina el manejo <strong>de</strong> operaciones necesarias<br />
para resolver el ejercicio propuesto.<br />
4.- Obtiene y comprueba el resultado para<br />
verificar que sea correcto<br />
5.- Cuando se requiere hace buen uso <strong>de</strong> la<br />
calculadora.<br />
6.- Entrega con or<strong>de</strong>n sus ejercicios.<br />
7.- Entrega en sus ejercicios en la fecha<br />
señalada.<br />
8.- Trabaja respetando las indicaciones<br />
(individual o equipo)<br />
9.- Muestra respeto y disciplina con sus<br />
compañeros.<br />
10.- Entrega con limpieza sus ejercicios.<br />
TOTAL<br />
BLOQUE <strong>II</strong>I 125
Formación Propedéutica/Semestre 6<br />
COLEGIO DE BACHILLERES DE BAJA CALIFORNIA<br />
PLANTEL: ________________________<br />
TEMAS SELECTOS DE FÍSICA 2<br />
ESCALA DE VALORES PARA EL PROYECTO DEL BLOQUE 3<br />
Nombre <strong>de</strong>l maestro:<br />
________________________________________________<br />
Nombre <strong>de</strong> la actividad: ________________________________________________<br />
Fecha:<br />
Grupo:<br />
________________________________________________<br />
________________________________________________<br />
Clave <strong>de</strong> la escala: 1 = Deficiente 2 = Regular 3 = Muy bien 4 = Excelente<br />
Maqueta o mo<strong>de</strong>lo Documento (memoria) Exposición oral Cartel Funcionamiento<br />
Nombre <strong>de</strong>l<br />
Alumno<br />
PUNTUACIÓN<br />
OBSERVACIONES<br />
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4<br />
126<br />
ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECÁNICA ONDULATORIA
<strong>Temas</strong> <strong>Selectos</strong> <strong>de</strong> <strong>Física</strong> <strong>II</strong> 6<br />
semestre
Formación Propedéutica/Semestre 6