FÍSICA PER A MULTIMÈDIA
JORDI LLONCH ESTEVE CC BY-NC-SA
Física per a multimèdia PAC 3
1. Tenim un mirall còncau petit com el de la figura 1.
Figura 1. Mirall còncau a) L’objecte 1 es troba a una distància de 0,3 m d’un mirall de 50 cm de focal. L’objecte 2 es troba a 0,7 m del mirall, tal com es veu a la figura 1. Les distàncies cap a la dreta des del mirall són positives i cap a l’esquerra són negatives. A quina distància del mirall es formarà la imatge de l’objecte 1? I la imatge de l’objecte 2? Construïu les imatges gràficament. Per a relacionar la distància entre cada objecte i el mirall, d0, i la distància que separa el mirall de les seves imatges, di, en funció de la distància focal, f, s’usa l’equació següent:
Així doncs, per al primer objecte tenim:
I per al segon objecte:
El signe negatiu de la imatge del primer objecte indica que es projecta cap a l’esquerra. Això succeeix perquè el primer objecte està a l'esquerra del focus. La segona imatge, per contra, està a la dreta del focus, així que es projecta cap a la dreta i per això té signe positiu.
1,75 m 0,75 m
objecte1i
objecte2i
Representació gràfica
Jordi Llonch Esteve
CC BY-NC-SA
Pàg. 2/6
Física per a multimèdia PAC 3
b) Calculeu l’augment lateral del mirall. L’augment lateral, m, és el quocient entre l’altura de la imatge i l’altura de l’objecte, però si apliquem el teorema de Tales podem calcular-lo sense la necessitat de disposar de les altures i n’hi haurà prou amb les distàncies:
En tractar-se d’un mirall còncau, la imatge està invertida, per la qual cosa el signe és negatiu.
2. Volem fabricar una lent convergent de 4 diòptries. Amb quina distància focal s’ha de construir? Si partim de l’equació de la potència d’una lent, tenim que P = 1/f, on P és la seva potència (mesurada en diòptries) i f és la seva distància focal (mesurada en metres). Per tant:
En tractar-se d’una lent convergent deixem el signe positiu.
3. Tenim una càmera fotogràfica preparada per a fer una fotografia amb una obertura i un temps d’exposició determinats. Si reduïm a la meitat la llum que entra pel diafragma, què haurem de fer per mantenir la quantitat de llum que arriba al sensor? Justifiqueu la resposta. Haurem d’augmentar el temps d’exposició el doble. Com que la quantitat de llum que entra pel diafragma s’ha reduït a la meitat, necessitarem igualar l’equació allargant el temps d’exposició el doble per a captar els mateixos detalls que abans s’havien capturat amb el doble de llum. D’aquesta manera s’aconsegueix que entri la mateixa quantitat de llum que abans.
4. Calculeu la càrrega elèctrica i la massa del catió liti (Li+). Informació necessària: http://www.chemicalelements.com/elements/li.html Per al càlcul de la càrrega elèctrica del catió liti calcularem les càrregues dels seus protons i electrons per separat i en sumarem els resultats. L’àtom Li té 3 electrons i 3 protons, així que el catió liti, Li+, tindrà 2 electrons i 3 protons:
Jordi Llonch Esteve
CC BY-NC-SA
Pàg. 3/6
Física per a multimèdia PAC 3 Per al càlcul de la massa del catió liti calcularem la massa dels seus protons, electrons i neutrons per separat i en sumarem els resultats:
5. Tenim un circuit elèctric format per una pila i per una bombeta que té una resistència de 3 Ω. a) Quin voltatge ha de tenir la pila si volem que pel circuit circuli una intensitat de 4 mA? Partint de la llei d’Ohm, tenim que:
b) Si connectem directament els dos borns de la pila sense connectar-hi cap resistència entre ells, què succeirà? Suposant que el cable que s’utilitzi per a connectar els dos borns no tingui cap resistència, es produirà un curtcircuit, ja que el flux d’electrons viatjarà d’un born a l’altre sense patir cap resistència. Per una pila d’un voltatge tan baix com la d’aquest exercici, el primer que succeirà serà que la pila s’escalfarà fins a esgotar el seu voltatge. En piles de voltatge més elevat es podria produir una petita explosió i, inclús calar-s’hi foc.
6. A què són degudes les aurores boreals? Les aurores (tant les formades al nord magnètic del planeta terra, les boreals; com les formades al sud, les australs) són un fenomen electromagnètic que té lloc quan els electrons amb càrregues elevades del vent solar interaccionen amb l’oxigen i el nitrogen presents a l’atmosfera terrestre. Depenent de l’alçada on es dugui a terme aquest xoc de partícules i de l’àtom amb que reaccioni sorgiran colors diferents, com ara verds, vermells o violetes.
7. Expliqueu, des d’un punt de vista electromagnètic, com s’escriu i com es llegeix la informació en un disc dur. Un disc dur és un component físic de l’ordinador on s’hi emmagatzemen dades definides mitjançant el llenguatge binari, format per només dues “paraules”: passa o no passa, que en informàtica es tradueix en zero o un. Per a escriure aquests zeros o uns, s’apliquen voltatges diferents a un solenoide, que s’encarrega d’alinear els imants microscòpics presents en els sectors del disc dur. Per a llegir la informació, només cal interpretar aquestes posicions.
Jordi Llonch Esteve
CC BY-NC-SA
Pàg. 4/6
Física per a multimèdia PAC 3
8. Quin tipus d’ones electromagnètiques s’utilitzen en les transmissions Wi-Fi? Per què s’utilitzen aquest tipus d’ones? Per què no es veuen aquestes ones? Les transmissions Wi-Fi empren senyals de ràdio en les freqüències de 2,4 i 5 GHz. Aquest tipus d’ones permet travessar parets, la qual cosa la fa útil per a transmetre dades. No podem veure aquestes ones perquè estan en una zona allunyada de l’espectre visible per l’ull humà.
9. Per què la informació a la memòria RAM només es pot emmagatzemar quan hi ha corrent elèctric, a diferència del que passa, per exemple, en un disc dur? La memòria RAM és un tipus de memòria volàtil, que s’esborra quan no hi circulen electrons a través d’ella. Això succeeix perquè la memòria RAM s’està escrivint i llegint contínuament només mentre hi hagi flux d’electrons. En canvi, un disc dur emmagatzema la seva informació en format magnètic, com s’ha explicat a la pregunta 7, per tant no depèn del flux d’electrons, sinó de la posició dels imants microscòpics en cada sector.
10. Per quins components electrònics està formada una font d’alimentació d’un dispositiu portàtil? Expliqueu la funcionalitat de cada component electrònic. Segons veiem als apunts, els elements que formen una font d’alimentació d’un dispositiu portàtil són els següents:
Jordi Llonch Esteve
CC BY-NC-SA
Pàg. 5/6
Física per a multimèdia PAC 3 Transformador: transforma el corrent altern que prové de la xarxa de distribució a 220 V a un altre d’altern a 10 V. Per a fer-ho utilitza dues bobines acoblades que travessen un nucli de ferro, creant un camp magnètic. Rectificador: rectifica el senyal altern en un altre de variable però positiu. Per a fer-ho utilitza una sèrie de díodes que només deixen passar el corrent en un sentit, el positiu. Filtre: manté un voltatge amb certes caigudes de corrent elèctric. Per a fer-ho fa ús d’un condensador, que emmagatzema part del corrent elèctric per a alliberar-lo més tard. Estabilitzador: S’encarrega de regular la descàrrega del condensador per a aconseguir un voltatge continu.
Jordi Llonch Esteve
CC BY-NC-SA
Pàg. 6/6
