martes, 6 de mayo de 2014

temas de fisica:

reflexión:
es el cambio de dirección de una onda, que al estar en contacto con la superficie de separación entre dos medios cambiantes, regresa al punto donde se originó. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.
File:Mount Hood reflected in Mirror Lake, Oregon.jpg
La luz es una manifestación de energía. Gracias a ella las imágenes pueden ser reflejadas en un espejo, en la superficie del agua o un piso muy brillante. Esto se debe a un fenómeno llamado reflexión de la luz. La reflexión ocurre cuando los rayos de luz que inciden en una superficie chocan en ella, se desvían y regresan al medio que salieron formando un ángulo igual al de la luz incidente, muy distinta a larefracción.
Es el cambio de dirección, en el mismo medio, que experimenta un rayo luminoso al incidir oblicuamente sobre una superficie. Para este caso las leyes de la reflexión son las siguientes:
1a. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un mismo plano.
2a. ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
File:DiagramaEcFesnel01.png



espejos:

Un espejo es una superficie pulida en la que al incidir la luz, se refleja siguiendo las leyes de la reflexión. Los espejos son objetos que reflejan casi toda la luz que choca contra su superficie debido a este fenómeno podemos observar nuestra imagen en ellos.

Reflexión en un espejo plano
El ejemplo más sencillo es el espejo plano. En este último, un haz de rayos de luz paralelos puede cambiar de dirección completamente en conjunto y continuar siendo un haz de rayos paralelos, pudiendo producir así una imagen virtual de un objeto con el mismo tamaño y forma que el real. 
La imagen resulta derecha pero invertida en el eje normal al espejo.


También existen espejos cóncavos y espejos convexos. 

 En un espejo cóncavo cuya superficie forma un paraboloide de revolución, todos los rayos que inciden paralelos al eje del espejo, se reflejan pasando por el foco, y los que inciden pasando por el foco, se reflejan paralelos al eje.

 Un espejo es una superficie en la cual incide la luz y se refleja.
Tipos: 
1.-Espejos Planos: Superficies planas y pulimentadas que reflejan luz y forman imágenes nítidas.   

2.-Espejos Curvos: La recta es perpendicular a la tangente 
A)Espejos Cóncavos.
B)Espejos Convexos.

  


Reflexión en un Espejo Cóncavo

luz:


n la refracción el rayo de luz que se atraviesa de un medio transparente a otro, se denomina rayo incidente; el rayo de luz que se desvía al ingresar al segundo medio transparente se denomina rayo refractado; el ángulo en que el rayo incidente, al ingresar al segundo medio, forma con la perpendicular al mismo, se denomina ángulo de incidencia; el ángulo que el rayo incidente forma con el rayo refractado, al desviarse, se denomina ángulo de refracción o ángulo indeterminado.
En la época en que Newton publicó su teoría del color, no se conocía si la luz se propagaba instantáneamente o no. El descubrimiento de la velocidad finita de la luz lo realizó en 1675 Olaf Roemer a partir de observaciones de los eclipses de Júpiter.

 

LENTES

Las lentes son objetos transparentes (normalmente de vidrio), limitados por dos superficies, de las que al menos una es curva.

Las lentes más comunes se basan en el distinto grado de refracción que experimentan los rayos de luz al incidir en puntos diferentes de la lente. Entre ellas están las utilizadas para corregir los problemas de visión en gafas, anteojos o lentillas. 
También se usan lentes, o combinaciones de lentes y espejos, en telescopios y microscopios. 
El primer telescopio astronómico fue construido por Galileo Galilei usando una lente convergente (lente positiva) como objetivo y otra divergente (lente negativa) como ocular. 

   Clases de lentes

De acuerdo con la forma de la curvatura de su superficie, existen dos tipos principales de lentes: Convergentes (lente positiva) y Divergentes (lente negativa).
  1. Lentes convergentes, los rayos que atraviesan la lente convergen en un punto que está situado por detrás de la lente, si la distancia entre el objeto y el espejo (vértice) es mayor a la distancia entre el foco y vértice, esta será una imagen real; si en caso contrario, el objeto está situado entre el foco y el vértice, lo obtenido será una imagen virtual la que se formará antes del lente.
  2. Lentes divergentes, los rayos se separan al atravesar la lente. Los rayos resultantes proceden de un punto situado por delante de la lente que se llama foco virtual. Con estas lentes se obtienen imágenes virtuales, pues los rayos proceden de un lugar inexistente o virtual.
Existen también instrumentos capaces de hacer converger o divergir otros tipos de ondas electromagnéticas y a los que se les denomina también lentes. Por ejemplo, en los microscopios electrónicos las lentes son de carácter magnético.

En astrofísica es posible observar fenómenos de lentes gravitatorias cuando la luz procedente de objetos muy lejanos pasa cerca de objetos masivos, y se curva en su trayectoria.

Formación de imágenes con lentes ideales

Para determinar el lugar donde se forma la imagen de un objeto pueden usarse las siguientes cuatro reglas:
  1. El rayo procedente del objeto que pasa por el centro de la lente no es desviado.(Rayo Radial)
  2. El rayo procedente del objeto que entra en perpendicular al plano de la lente se desvía hacia el foco.(Rayo Paralelo)
  3. El rayo procedente del objeto que pasa por el foco de la lente, se refracta de manera que sale paralelo. (Rayo Focal)
  4. La imagen del objeto se obtiene en el punto de intersección de los tres rayos anteriores

La refracción:
 es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refraccióndistintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada.

Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.
por su parte, tiene que ver con el cambio de dirección que soporta una onda de luz al pasar de un medio de irradiación a otro con una consistencia óptica diferente. No obstante, este fenómeno sólo tiene lugar si la onda tropieza en forma oblicua sobre la superficie de los dos cuerpos en cuestión y si sus índices de refracción son diferentes. Es el cambio de velocidad de la onda lo que facilita el fenómeno. La desviación de la dirección de propagación del rayo se justifica por medio de la ley de Snell. Un ejemplo común de la refracción se puede observar cuando se sumerge un lápiz de escribir en un vaso de agua; allí el lápiz parece rajado.

 corriente mallas y ondas:


corriente alterna:
Llamamos corriente alterna a aquella corriente cuya intensidad es una función sinusoidal del tiempo, es decir, una corriente que periódicamente cambia de dirección y sentido; por tanto, no es posible asociar una dirección fija a la corriente en los circuitos de corriente alterna. La energía eléctrica que se obtiene de la red es alterna y de forma sinusoidal. Es el tipo de energía que proporcionan las máquinas generadoras de las centrales eléctricas.

La razón fundamental de que en la red se suministre corriente alterna en vez de continua se basa en que ésta puede transformarse fácilmente (mediante transformadores) y reduce los costes de transporte y permite disponer fácilmente de diferentes valores de tensión según las aplicaciones. Puede transportarse a largas distancias a tensiones elevadas y corrientes bajas para reducir las pérdidas de energía en forma de calor por efecto Joule.

En este capítulo repasaremos todas las herramientas necesarias para el análisis de circuito en corriente alterna en su estado estable, pues es una extensión natural de los métodos vistos en capítulos anteriores, bastará sustituir la resistencia por su equivalente en el caso de corriente alterna: la impedancia.

Pero previamente introduciremos algunos conceptos necesarios que, a modo de recordatorio, serán necesarios para un correcto entendimiento del tema.

Características básicas de las ondas sinusoidales:


Ciclo:
Recorrido completo que hace la onda y que se repite periódicamente. Un ciclo se compone de dos semiciclos.

Amplitud:
Valor máximo que alcanza la onda, en el semiciclo positivo.

Periodo:
Tiempo necesario en generarse un ciclo completo. Su unidad es el segundo.

Frecuencia:
Número de ciclos que se efectúan en un segundo. Su unidad es el . Frecuencia y Periodo están relacionados por la siguiente expresión

                                                     
Velocidad angular:
Ángulo recorrido por unidad de tiempo (debido al movimiento giratorio del generador). Su unidad es el rd/seg.

                                                          

Desfase de ondas:
Las ondas, además de diferir entre sí en frecuencia y amplitud, también pueden hacerlo en lo que se denomina relación de fase. Dos ondas de igual frecuencia se dicen que están en fase si sus valores instantáneos varían a la vez, o sea, de forma sincronizada.
Cuando existe un desplazamiento de tiempo entre la variación de dos ondas de igual frecuencia, se dice que están desfasadas.
El desfase entre dos ondas de igual frecuencia es la diferencia de tiempo que hay entre dos puntos tomados de referencia, que pueden ser el inicio de ciclo de una de ellas con respecto a la otra.


    Ya en el caso que nos ocupa, la corriente alterna, pasemos a definir algunos términos de uso habitual.

corriente alterna R-L:
El análisis de circuitos de corriente alterna es una rama de la electrónica que permiten el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos de resistores,condensadores e inductores con una fuente de corriente alterna. En cuanto a su análisis, todo lo visto en los circuitos de corriente continua es válido para los de alterna con la salvedad que habrá que operar con números complejos con ecuaciones diferenciales. Además también se usa las transformadas de Laplace y Fourier. En estos circuitos, las ondas electrómagnéticas suelen aparecer caracterizadas como fasores según su módulo y fase, permitiendo un análisis más sencillo. Además se deberán tener en cuenta las siguientes condiciones:
  • todas las fuentes deben ser sinusoidales;
  • debe estar en régimen estacionario, es decir, después de que los fenómenos transitorios que se producen a la conexión del circuito se hayan atenuado completamente;
  • todos los componentes del circuito deben ser lineales, o trabajar en un régimen tal que puedan considerarse como lineales. Los circuitos con diodos están excluidos y los resultados con inductores con núcleo ferromagnético serán solo aproximaciones.

Un circuito RLC es un circuito en el que solo hay resistencias, condensadores y bobinas: estos tres elemenos tienen, por ecuaciones características una relación lineal (Sistema lineal) entre tensión e intensidad. Se dice que no hay elementos activos.
  • Resistencia:  v(t) = i(t) . R \;
  • Condensador:  i(t) = C{dv(t) \over dt} \;
  • Bobina:  v(t) = L{di(t) \over dt} \;
De forma que para conocer el funcionamiento de un circuito se aplican las leyes de Kirchhoff, resolviendo un sistema de ecuaciones diferenciales, para determinar la tensión e intensidad en cada una de las ramas. Como este proceso se hace extremadamente laborioso cuando el circuito tiene más de dos bobinas o condensadores (se estaría frente a ecuaciones diferenciales de más de segundo orden), lo que se hace en la práctica es escribir las ecuaciones del circuito y después simplificarlas a través de la Transformada de Laplace, en la que derivadas e integrales son sumas y restas con números complejos, se le suele llamar dominio complejo, resolver un sistema de ecuaciones lineales complejo y luego aplicarle la Antitransformada de Laplace, y finalmente, devolverlo al dominio del tiempo. (A muchos, esto quizá les suene a nuevo, porque en realidad, lo que se hace siempre es aplicar directamente la transformada de Laplace sin saber que se está usando, mediante reglas nemotécnicas; después resolver el sistema de ecuaciones y por último interpretar los resultados de tensión o intensidad complejos obteniendo automáticamente la respuesta en el tiempo, es decir, aplicando mentalmente la antitransformada de Laplace sin saber que se está haciendo.)
La transformada de Laplace de los elementos del circuito RLC, o sea, el equivalente que se usa para resolver los circuitos es:
  • Resistencia: Z = R+j*0 Es decir, no tiene parte imaginaria.


  • Condensador: Z= -{1 \over \omega C}*j \;  Es decir, no tiene parte real. \omega es la pulsación del circuito ( \quad \omega = 2 \pi f \,\!) con f la frecuencia de la intensidad que circula por el circuito y C lacapacidad del condensador
  • Bobina:  \quad Z = + \omega L \,\!* j Es decir, no tiene parte real. \omega es la pulsación del circuito ( \quad \omega = 2 \pi f \,\!) con f la frecuencia de la intensidad que circula por el circuito y L lainductancia de la bobina
De forma general y para elementos en un circuito con características de condensador y resistencia o de resistencia y bobina al mismo tiempo, sus equivalentes serían
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