GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
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SOLUCIÓN

Fig.1

PULSACIONES
 
  FUNDAMENTO
En la fig.1 se encuentra el esquema de un dispositivo eléctrico que consta de dos generadores de corriente alterna  que producen ondas  sinusoidales. Se observa cómo se han unido entre sí los cables de salida de los generadores,  para que el osciloscopio registre la suma de las dos señales que envían cada uno de los dos generadores.

 

En la fig. 2 se muestra el circuito real y  en la fig. 3 se encuentra  una fotografía detallada de cómo están conectadas las salidas de los generadores.

 

El osciloscopio está dotado de memoria, de modo que las salidas que proporcionan los generadores, bien unidos como en la fig.1, o bien por separado uno del otro,  se puedan fotografiar.

 

Fig.2. Fotografía del circuito

Fig.3. Fotografía con detalle de las conexiones

Considere  como instante cero el primer punto, situado a la izquierda, que corta al eje de los tiempos y a continuación la sinusoide toma valores positivos. Anote los siguientes valores

 

 

 

Cálculo de los factores de escala

 

El dial de la base de tiempos está en la posición:  DT =

 

La longitud de 8 lados medidos sobre el eje X son  LX  =                                 

 

El factor de escala sobre el eje X es:                       

                                  

El dial de la base de voltajes  está en la posición:  DV  =

 

La longitud de 6 lados medidos sobre el eje Y son:  LY  =.

 

El factor de escala sobre el eje Y es:                       =                         

 

Cálculo de Vmax del generador 2

 

Mida la altura desde el eje de tiempos a un máximo positivo, h =

 

Vmax =h · fY =

 

Cálculo de T2

 

Mida, sobre el eje X,  la distancia de 3 periodos,  L3 =

 

Tiempo de 3 periodos,   t3 = L3 · fX =

 

El valor del periodo es:      

La ecuación matemática de la onda es:         

 

Halle la suma de VS = V1 + V2.          Al hacerla aplique la ecuación trigonométrica

 

                                  

 

VS =

 

 

 

Gráficas

 

a)      En la hoja de cálculo represente VS (en el eje Y)  frente al tiempo (eje X). Compare la onda obtenida con la de la fotografía 3.

 

 

Fotografía 3

 

 

Si en el circuito se coloca solamente el generador 1 y a su salida el osciloscopio, la imagen registrada en la pantalla de este aparato, es una onda senoidal fig. 4. Veamos ahora cómo se puede determinar la ecuación matemática  de esta onda.

 

 

 

 

En la fig. 4 elegimos dos puntos el A y el B y entre ellos existen 7 periodos de tiempo. Si medimos, con una regla graduada en milímetros, la distancia AB y con la misma regla la distancia entre el cero inicial de tiempos y el instante final 0,0600 s, podemos establecer la siguiente proporción:

 

 

Si medimos la distancia entre un máximo positivo y el eje de tiempos  y la distancia 3,00-(-3,00)DV=6,00V,  podemos establecer la proporción siguiente:

 

 

Si consideramos al punto A como instante inicial cero, la ecuación que representa  a la onda que aparece en la fig. 4 es:

 

 

 

Si ahora desconectamos el generador 1 y conectamos el generador 2 al osciloscopio,  obtenemos una onda semejante a la representada en la fig. 5 y podemos calcular su ecuación siguiendo el mismo método que en el caso anterior.

 

 

 

Fig.4

 

            Fig.5

 

La onda de la fig.5 está representada por la ecuación:

 

 

Si ahora disponemos los dos generadores funcionando y conectados entre sí y al osciloscopio, como  indican la fig. 1, la fig. 2 y la fig.3,  entonces en pantalla aparece una imagen semejante a la fig. 6.

 

 

Considere  como instante cero, el primer punto situado a la izquierda, que corta al eje de los tiempos y a continuación la sinusoide toma valores positivos. Anote los siguientes valores:

 

Cálculo de los factores de escala

      

El dial de la base de tiempos está en la posición:         DT =

 

La longitud de 8 lados medidos sobre el eje X son:     LX  =                        

 

El factor de escala sobre el eje X es:        

                              

El dial de la base de lectura de voltajes  está en la posición  DV  =

 

La longitud de 6 lados medidos sobre el eje Y son:       LY  =

 

El factor de escala sobre el eje Y es:               

 

 

 

 

 

 

Cálculo de Vmax  del generador 1

 

Mida la altura desde el eje de tiempos a un máximo positivo,    h =

 

Vmax =h · fY  =

 

 

Cálculo de T1

 

Mida sobre el eje X, la distancia de 3 periodos,  L3 =

 

Tiempo de 3 periodos     t3 = L3 · fX =

El valor del periodo es:

La ecuación matemática de la onda es:       

 

Fotografía 2

 

 

La onda de la fig. 6  resulta ser la suma de V1+V2 y esta forma de onda se llama pulsación. Las pulsaciones aparecen cuando se combinan dos ondas senoidales de la misma amplitud y con periodos o frecuencias, poco diferentes.

 

El objetivo de la práctica es obtener la ecuación  de la onda que aparece en la fotografía.3, que será la ecuación de la pulsación.

 

Los pasos a seguir  a partir de las fotografías que vienen a continuación son:

 

·                De la fotografía 1, que es exclusivamente la onda del generador 1, se  deduce  la ecuación de V1.

 

·                De la  fotografía 2, que es únicamente la onda del generador 2, se deduce  la ecuación de V2.

 

·                Después se halla la suma de estas dos ondas  VS = V1+V2

 

·                Utilizando la hoja de cálculo se representa, VSfrente al tiempo t y la onda resultante de tal operación, tiene que tener un parecido razonable a la de la fotografía 3.

       

Fotografía 1

 

 

b) Para lograr un mayor parecido entre la onda calculada mediante la ecuación VS y la experimental de la fotografía  3,  tendrá que   modificar  los coeficientes numéricos que aparecen en la función seno y coseno de la ecuación VS.

 

c) Vuelva a dibujar la curva que hizo en a)  y  además dibuje la curva que lleva el coeficiente numérico de la ecuación VS y la función coseno, prescinda de la función seno. Observe si actúa como una envolvente sobre la anterior.

 

 

ALMACÉN

Introducción a la fotografía digital en la experimentación física

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

Movimiento circular uniforme

Movimiento circular uniformemente acelerado

Movimiento parabólico 1

Movimiento parabólico 2

Movimiento armónico simple

Movimiento pendular

Movimiento en un plano inclinado

Fuerzas paralelas

Fuerzas concurrentes

Equilibrio de fuerzas

Momentos de fuerzas

Segunda ley de Newton

Máquina de Atwood

Coeficiente dinámico de rozamiento

Momento de inercia

Conservación de la energía mecánica

Circuito eléctrico I ( R constante)

Circuito eléctrico II ( V constante)

Montaje en potenciómetro

Resistencias en serie

Resistencias en derivación

Óhmetro

Resistencia interna de una pila

Potencia de un circuito eléctrico

Puente de Wheatstone

Descarga de un condensador

Introducción a la corriente alterna I

Introducción a la corriente alterna II

Circuito de corriente alterna con resistencia

Circuito de corriente alterna con autoinducción

Circuito de corriente alterna con condensador

Circuito de corriente alterna en serie I

Circuito de corriente alterna en serie II

Transformador con carga

Reflexión de la luz en una superficie plana

Reflexión de la luz en dos espejos

Reflexión en un espejo que gira

Imágenes en dos espejos planos que forman un ángulo diedro

Reflexiones múltiples

Reflexión de la luz en superficies curvas

Refracción de la luz en una superficie plana

Ángulo límite

Refracción en láminas de caras planas y paralelas

Prisma óptico

Espejo cóncavo I

Espejo cóncavo II

Distancia focal de una lente convergente

Formación de imágenes en lentes convergentes

Distancia focal de una lente divergente 1

Distancia focal de una lente divergente 2

Red de difracción 1

Red de difracción 2

Difracción por una rendija estrecha

Difracción por un orificio

Difracción en un glóbulo rojo

Difracción por dos rendijas paralelas

Difracción producida por un cabello

Longitud de onda de un láser en el agua

Medida de la longitud de onda de un láser con una regla

Interferencias 1

Anillos de Newton

Polarización

Medida en un disco de vinilo

Medida en un CD

Actividad óptica

Péndulo quebrado

Potencia en un circuito de corriente continua

Vaciado de un depósito

Frasco de Mariotte

Caída de un cilindro girando en el aire (I)

Caída de un cilindro girando en el aire(II)

Cadena cayendo

Aceleración mayor que g

Aceleración menor que g

Choques

Conservación de la cantidad de movimiento

Momentos 2

Momentos 3

Momentos 4

Momentos 5

Ley de Hooke

Conservación de la energía mecánica II

Puente de capacidades

Curvas de un diodo

Ángulo de desfase en un circuito RC

Circuito de corriente alterna paralelo RC

Circuito de corriente alterna paralelo RL

Resonancia en paralelo

Resonancia en serie

Transformador sin carga (Primera parte)

Transformador sin carga (Parte II)

Filtro de paso alto RC

Filtro de paso bajo RC

Filtro de paso de banda

Curvas de carga de un condensador

Curvas de descarga de un condensador

Descarga oscilante