sábado, 9 de noviembre de 2013

                                PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
1: TITULO: control eléctrico por sonido (aplauso)
2: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: ¿cómo controlar  un circuito eléctrico mediante el sonido (aplauso )
JUSTIFICACIÓN: es importante el estudio porque nos permitirá conocer, explorar, explicar, elaborar y mejorar un circuito eléctrico y que se pueda controlar  inalámbricamente  atreves de sonido, luz o movimiento   en nuestro caso   elaboraremos   el circuito    eléctrico   y vamos a controlar mediante el sonido (aplauso).
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: llevar a la práctica  la idea de un  circuito   y que me controle  la activación y la  des-activación de un bombillo    mediante  el sonido (aplauso).
OBJETIVOS GENERALES: controlar atreves de sonido ya sea voz, aplauso i movimiento a sistemas  electrónicos completos  como  radio, TV, microondas y laptops, siempre  cuando este pequeño proyecto el resultado nos sea factible.
3: MARCO TEÓRICO:  
 La humanidad siempre  ha tenido la necesidad y curiosidad de controlar  objetos mediante    el sonido ,luz y movimiento  pues gracias   a las  investigaciones   realizadas    si  se puede controlar objetos con sofisticados circuitos   electrónicos , a mediados  de los años 80  estos circuitos   tomaron  especial  importancia con los  avances  tecnológicos hoy  por  hoy  está en pleno desarrollo y mejoramiento.
CONTROL ELÉCTRICO POR SONIDO (APLAUSO)
 Este circuito funcionara como un relé activado por sonido y tendrá la cualidad de activar o desactivar algún dispositivo conectado a él, mediante dos aplausos consecutivos.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL

El Amplificador Operacional fue desarrollado para ser utilizado en computadoras analógicas en los inicios de los años 1940.

Los primeros Amplificadores Operacionales (Op. Amp.) Utilizaban los tubos al vacío, eran de gran tamaño y consumían mucha potencia.

En 1967 la empresa "Fairchild Semiconductor" introdujo al mercado el primer amplificador operacional en la forma de un circuito integrado, logrando disminuir su tamaño, consumo de energía y su precio. Este dispositivo es un amplificador lineal de alto rendimiento, con una gran variedad de usos.

Características del Óp. Amp. (AO)

Básicamente el Amp. Óp. (Op. Amp.) Es un dispositivo amplificador de la diferencia de sus dos entradas, con una alta ganancia, una impedancia de entrada muy alta, (mayor a 1 Mega ohm) y una baja impedancia de salida (de 8 a 20 ohmios).

Con estas característica se deduce que las corrientes de entrada son prácticamente nulas y que tiene la característica de poder entregar corriente relativamente alta (ver datos del fabricante).

Internamente el Amplificador Operacional contiene un gran número de transistores, resistores, capacitadores, etc...


El terminal + es el terminal no inversor.
El terminal - es el terminal inversor

Hay varios tipos de presentación de los amplificadores operacionales, como el paquete dual en línea (DIP) de 8 pines o patitas.

Para saber cuál es el pin 1, se ubica una muesca entre los pines 1 y 8, siendo el # 1 el pin que está a la izquierda de la muesca cuando se pone el integrado como se muestra en el diagrama.

La distribución de los terminales del Amplificador operacional en el Circuito integrado DIP de 8 patillas es:

- pin 2: entrada inversora (-)
- pin 3: entrada no inversora (+)
- pin 6: salida (out)

Para alimentar un amplificador operacional se utilizan 2 fuentes de tensión:
- una positiva conectada al pin 7 y
- otra negativa conectada al pin 4

También hay otra presentación con 14 pines. En algunas versiones no hay muesca, pero hay un circulo pequeño cerca de la patita # 1.

Ganancia en lazo abierto

Esta ganancia es aquella que tiene el amplificador operacional cuando no existe ningún camino de realimentación entre la salida y alguna de las dos entradas. Ver el diagrama inferior.

La ganancia del amplificador en lazo abierto está dada por la siguiente fórmula:
AV = Vsal/Vent

Dónde:
AV = ganancia de tensión
Vsal = tensión de salida
Vent = tensión de entrada

En un amplificador operacional ideal, esta ganancia es infinita. Como el operacional es real, su ganancia está entre 20,000 y 200,000 (en amplificador operacional 741C).

Este tipo de configuración

TEMPORIZADOR 555
Distribución de pines del temporizador 555

1 - Tierra o masa

2 - Disparo: Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación.

Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.

3 - Salida: Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador 555, ya sea que esté conectado como monoestable, astable u otro.

Cuando la salida es alta, el voltaje de salida es el voltaje de aplicación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla # 4 (reset)

4 - Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida # 3 a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee"

5 - Control de voltaje: Cuando el temporizador 555 se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc-1 voltio) hasta casi 0 V (en la practica aprox. 2 Voltios).

Así es posible modificar los tiempos en que la patilla # 3 está en alto o en bajo independiente del diseño (establecido por las resistencias y condensadores conectados externamente al 555).

El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 45% y un 90 % de Vcc en la configuración monoestable.

Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración astable causará la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF para evitar las interferencias

6 - Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el555  y se utiliza para poner la salida (Pin # 3) a nivel bajo bajo

7 - Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

8 - V+: También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios

El temporizador 555 se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los

Mas importantes están: multivibrador astable y como multivibrador monoestable.

MULTIVRADOR MONOESTABLE: El multivibrador monoestable entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador (tiempo de duración).

El esquema de conexión y las formas de onda de la entrada y salida se muestran en los siguientes gráficos.

Ver que el tiempo en nivel alto de la salida de multivibrador monoestable depende del resistor R1 y el capacitorC1.

La fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo que la salida esta en nivel alto) es:

T = 1.1 x R1 x C1 (en segundos)


Conexión y onda de salida del multivibrador monoestable con temporizador 555

Observar que es necesario que la señal de disparo, sea de nivel bajo y de muy corta duración en el PIN # 2 del circuito integrado para iniciar la señal de salida.

FLIP-FLOP TIPO D: El flip-flop tipo D es un elemento de memoria que puede almacenar información en forma de un "1" o "0" lógicos. Este flip-flop tiene una entrada D y dos salidas Q y Q.

También tiene una entrada de reloj, que en este caso, nos indica que es un FF disparado por el borde o flanco descendente (ver el triángulo y la pequeña esfera en la entrada en los diagramas inferiores).

Si el flip flop se disparara por el borde ascendente sólo aparecería el triángulo (no hay la pequeña esfera).

El flip-flop tipo D adicionalmente tiene dos entradas asincrónicas que permiten poner a la salida Q del flip-flop, una salida deseada sin importar la entrada D y el estado del reloj.

Estas entradas son:
- PRESET (poner) y
- CLEAR (Borrar).

Es importante notar que estas son entradas activas en nivel bajo (ver la bolita o burbuja en la entrada)

Ser activo en nivel bajo significa que:

- Para poner un "1" en la salida Q se debe poner un "0" en la entrada PRESET

- Para poner un "0" en la salida Q se debe poner un "0" en la entrada

TRANSISTOR BIPOLAR O BJT: El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio.
En ambos casos el dispositivo tiene 3 patillas y son: el emisor, la base y el colector.

Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor.

El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor.

El transistor bipolar es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregará por otra (emisor) , una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación.



Este factor se llama ß (beta) y es un dato propio de cada transistor.

Entonces:
- Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a ß (factor de amplificación) por
Ib. (corriente que pasa por la patilla base).
- Ic = ß *
Ib.
- Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es igual a (ß+1) *
Ib., pero se redondea al mismo valor que Ic, sólo que la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de él, o viceversa.

Según la fórmula anterior las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente Ib. cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Ver figura.


En el segundo gráfico las corrientes de base (Ib.) son ejemplos para poder entender que a más corriente la curva es más alta.

RELÉ, RELAY – RELEVADOR: El Relé es un interruptor operado magnéticamente. El relé se activa o desactiva (dependiendo de la conexión) cuando el electroimán (que forma parte del relé) es energizado (le ponemos un voltaje para que funcione).

Esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo (el relé). Esta conexión se logra con la atracción o repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el electroimán. Este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes mencionados.

Funcionamiento del Relé:

Si el electroimán está activo jala el brazo (armadura) y conecta los puntos C y D. Si el electroimán se desactiva, conéctalos puntos D y E.



De esta manera se puede conectar algo, cuando el electroimán está activo, y otra cosa conectada, cuando está inactivo.

Es importante saber cuál es la resistencia del bobinado del electroimán (lo que está entre los terminales A y B) que activa el relé y con cuanto voltaje este se activa. Este voltaje y esta resistencia nos informan que magnitud debe de tener la señal que activará el relé y cuanta corriente se debe suministrar a éste.

La corriente se obtiene con ayuda de la Ley de Ohm: I = V / R.

Dónde:
- I es la corriente necesaria para activar el relé
- V es el voltaje para activar el relé
- R es la resistencia del bobinado del relé

Imagen del relé (original de Wikipedia)

Ventajas del Relé

- El Relé permite el control de un dispositivo a distancia. No se necesita estar junto al dispositivo para hacerlo funcionar.
- El Relé es activado con poca corriente, sin embargo puede activar grandes máquinas que consumen gran cantidad de corriente.
- Con una sola señal de control, puedo controlar varios relés a la vez.

 

EL DIODO SEMICONDUCTOR: El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

Viendo el símbolo del diodo en el gráfico se observan: A - ánodo, K - cátodo. Imagen original de Wikipedia

Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el diodo de germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.

Principio de operación de un diodo

El semiconductor tipo N tiene electrones libres (exceso de electrones) y el semiconductor tipo P tiene huecos libres (ausencia o falta de electrones)

Cuando una tensión positiva se aplica al lado P y una negativa al lado N, los electrones en el lado N son empujados al lado P y los electrones fluyen a través del material P más allá de los límites del semiconductor. De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensión negativa al lado del material N y los huecos fluyen a través del material N.

En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado N y una negativa al lado P, los electrones en el lado N son empujados al lado N y los huecos del lado P son empujados al lado P. En este caso los electrones en el semiconductor no se mueven y en consecuencia no hay corriente

El diodo se puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:

Polarización directa

Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo.

En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.

Polarización inversa

Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo.

En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Nota: El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, esto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.

Aplicaciones del diodo

Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de las más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador

RESISTOR / RESISTENCIA:


Una resistencia también llamado resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje).

En el gráfico más abajo tenemos un bombillo / foco en el paso de la corriente qué sale del terminal positivo de la batería y regresa al terminal negativo.

La máxima cantidad de corriente que puede pasar por una resistencia, depende del tamaño de su cuerpo. Los valores de potencia comunes de las resistencias son: 1/4, 1/2, 1 watt, aunque hay de valores mayores.

Este bombillo / foco que todos tenemos en nuestros hogares se comporta como una resistencia, pues limita el paso de la corriente, disipa calor, pero a diferencia del foco o bombillo, la resistencia no emite luz.



Las resistencias se representan con la letra R y el valor de éstas se mide en Ohmios (Ω).


Las resistencias o resistores son fabricadas principalmente de carbón y se presentan en en una amplia variedad de valores. Hay resistencias con valores de Ohmios (Ω), Kilohmios (KΩ), Mega ohmios (MΩ).

Estas dos últimas unidades se utilizan para representar resistencias muy grandes. A continuación se puede ver algunas equivalencias entre ellas:

1 Kilohmio (KΩ) = 1,000 Ohmios (Ω)
1
Mega ohmio (MΩ) = 1,000, 000 Ohmios (Ω)
1
Mega ohmio (MΩ) = 1,000 Kilohmios (KΩ)

Para poder saber el valor de las resistencias sin tener que medirlas, existe un código de colores de las resistencia que nos ayuda a obtener  con facilidad este valor con sólo verlas.

Para obtener la resistencia de cualquier elemento de un material específico, es necesario conocer algunos datos propios de éste, como son: su longitud, área transversal, resistencia específica o resistividad del material con que está fabricada.

Conductancia (inverso de la resistencia)

La recíproca (inverso) de la resistencia es la conductancia. Se representa generalmente por la letra G. Un circuito con elevada conductancia tiene baja resistencia, y viceversa.

- Una resistencia / resistor de 1 Ohmio (ohm) posee una conductancia de 1 mho.

- Una resistencia / resistor de 1000 Ohmios (ohm) posee una conductancia de 0.001 mho.

CONDENSADOR ELÉCTRICO - CAPACITOR ELÉCTRICO: En condensador eléctrico es un dispositivo formado por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico.

Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente.

El condensador eléctrico o capacitor eléctrico almacena energía en la forma de un campo eléctrico (es evidente cuando el capacitor funciona con corriente directa) y se llama capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas eléctricas que es capaz de almacenar

El símbolo del capacitor se muestra a continuación:


La capacidad depende de las características físicas del condensador:

- Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad aumenta

- Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad

- El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta la capacidad

- Si se aumenta la tensión aplicada, se aumenta la carga almacenada.

Dieléctrico o aislante del condensador eléctrico

Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente, y su función es aumentar la capacitancia del capacitor.

Los diferentes materiales que se utilizan como dieléctricos tiene diferentes grados depermitividad (diferente capacidad para el establecimiento de un campo eléctrico


Mientras mayor sea la permisividad, mayor es la capacidad del condensador eléctrico.

La capacitancia de un condensador está dada por la fórmula:
C = Er x A / d

Dónde:
- C = capacidad
- Er =
permisividad
- A = área entre placas
- d = separación entre las placas

La unidad de medida es el faradio. Hay submúltiplos como el mili Faradio (mF), microfaradio (uF), el nano Faradio (nF) y el picofaradio (pF)

Las principales características eléctricas de un condensador son su capacidad o capacitancia y su máxima tensión entre placas (máxima tensión que es capaz de aguantar sin dañarse)

CAPACITOR / CONDENSADOR ELECTROLÍTICO: A diferencia de los capacitores comunes, los capacitores electrolíticos se han desarrollado para lograr grandes capacidades en dimensiones físicas reducidas.

Este capacitor se logra con un dieléctrico especial. La capacidad dé un capacitor tiene la siguiente fórmula:

C = EA / d

Dónde:
- A = superficie
- d = separación de placas
- E = constante dieléctrica


Si el valor de la constante dieléctrica (E) aumenta, también aumenta la capacitancia del capacitor.

Este dieléctrico es un electrolito constituido por óxido de aluminio impregnado en un papel absorbente.

Cuando se fabrica el capacitor electrolítico, se arrollan dos láminas de aluminio, separadas por un papel absorbente impregnado con el electrolito.

Después se hace circular una corriente entre las placas, con el propósito de provocar una reacción química que creará una capa de óxido de aluminio que será el dieléctrico (aislante). Ver diagrama.


Físicamente consta de un tubo de aluminio cerrado, dentro del cual se haya el capacitor. Está provisto de una válvula de seguridad que se abre en caso de que que el electrolito (de allí viene el nombre) entre en ebullición y evitando el riesgo de explosión.

El capacitor electrolítico es un elemento polarizado, por lo que sus terminales no pueden ser invertidas. Generalmente el signo de polaridad viene indicado en el cuerpo del capacitor.

El inconveniente que tienen estos capacitores es que el voltaje permitido entre sus terminales no es muy alto. Si fuera necesario cambiar este capacitor, se debe buscar uno de la misma capacidad y con un voltaje igual o mayor al del capacitor dañado, pero...

No se recomienda utilizar un capacitor de voltaje (dato de fabrica) muy superior al dañado pues, un capacitor que recibe un voltaje mucho menor que para la que fue diseñado, siente que no estuvo polarizado en corriente continua y la capa de óxido de aluminio disminuye hasta que el elemento falla.

Nota: Este tipo de capacitores deben de utilizarse lo antes posible después de su fabricación.

Si el período de almacenamiento antes de usarlo es muy largo, al no recibir voltaje, se empieza a dañar (se reduce la capa de óxido de aluminio). Es conveniente tomar en cuenta siempre la fecha de fabricación.

RESISTENCIA VARIABLE: POTENCIÓMETRO, REÓSTATO

La resistencia variable es un dispositivo que tiene un contacto móvil que se mueve a lo largo de la superficie de una resistencia de valor total constante. Este contacto móvil se llama cursor o flecha y divide la resistencia en dos resistencias cuyos valores son menores y cuya suma tendrá siempre el valor de la resistencia total.

Las resistencias variables se dividen en dos categorías:

Potenciómetros

Los potenciómetros y los reóstatos se diferencias entre si, entre otras cosas, por la forma en que se conectan. En el caso de los potenciómetros, éstos se conectan en paralelo al circuito y se comporta como un divisor de voltaje. Ver la figura.


Reóstatos

En el caso del reóstato, éste va conectado en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor (en ohmios) y su la potencia (en Watts (vatios)) que puede aguantar sea el adecuado para soportar la corriente I en amperios (ampere) que va a circular por él.


Como regla general:

Los potenciómetros se utilizan para variar niveles de voltaje
y los reóstatos para variar niveles de corriente

 



Las resistencias también se pueden dividir tomando en cuenta otras características:
- si son resistencia bobinada.
- si no son bobinadas.
- de débil disipación.
- de fuerte disipación.
- de precisión.

Normalmente los potenciómetros se utilizan en circuitos con poca corriente, pues no disipan casi potencia, en cambio los reóstatos son de mayor tamaño, por ellos circula más corriente y disipan más potencia. Ver los diagramas.

APLICACIONES PARA ESTE CIRCUITO

Pueden ser: activación / desactivación de lámparas (bombilla accionada por aplauso), calentadores de agua, etc.


4: HIPOTESIS: descrito y explicado anteriormente  las variables del   circuito  eléctrico y las relaciones que hay entre ellos y las  funciones de cada uno de ellos  y las funciones  que   cumplirá   en el circuito eléctrico      , podemos suponer que al integrarlos  y relacionar  su funcionamiento  será  dela siguiente   manera

Cuando un aplauso será detectado por el micrófono (MIC), la señal se transmitirá a la entrada inversora del amplificador operacional . El amplificador operacional comparara sus dos entradas y enviará una señal, cuando hay señal en el micrófono, que disparara al temporizador 555 que estará configurado como multivibrador monoestable.

El pulso de salida del 555 activara las dos entradas de reloj de los 2 flip-flop tipo D del integrado 4013. El 4013 estará configurado como contador de 3 estados, entonces serán necesarios dos aplausos antes que la salida Q1 del flip-flop pase al estado alto y active el transistor Q1, que a su vez activará el Relé RLA.

El Relé que se presenta en el diagrama es de 5v y será necesaria la inclusión del resistor de 220 ohmios en serie para poder utilizarlo con 9 voltios. El diodo D1 se utiliza para proteger al transistor Q1.

5: METODOLOGÍA:
TIPO DE INVESTIGACIÓN: electro –tecnológico

DISEÑO DE INVESTIGACIÓN: el diseño del circuito será dela siguiente manera

A): adquirimos los componentes del circuito  con sus valores respectivos y adecuados


B): luego diseñaremos  el diagrama del circuito  en un papel  con sus respectivos símbolos de los componentes y sus conexiones de manera adecuada

c): revisamos los componentes con la ayuda del multímetro  su estado e identificamos  sus entradas, salidas y conexiones luego   con  el diagrama  ya hecha   procedemos  a armar  el circuito  con los componentes en un protoboard

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D): por ultimo revisamos bien las conexiones en el protoboard para luego simular el proyecto  con un bombillo  (activación/ desactivación)

POBLACIÓN Y MUESTRA DE ESTUDIO: el circuito  eléctrico   control por sonido  está en pleno  investigación, desarrollo, aplicación. Son muy pocas simulaciones hechas anteriormente.
VARIABLES DE ESTUDIO:

- IC1: amplificador operacional 741
- IC2: temporizador 555
- IC3: Flip-Flop tipo D Dual 4013
- Q1: transistor NPN: 2N2222 (NTE123)
- D1: diodo 1N4001
- Capacitores C1, C2, C3, C4 = 0.1uF
- Capacitor electrolítico C5 47uF
- Resistores R1, R2, R4, R5, R10 = 10K
- Resistores R7, R9 = 100M
- Resistor R6 = 150M
- Resistor R8 = 1M
- Resistor R11 = 220
- Potenciómetro = 100K
- 1 micrófono (puede ser de los que se utilizan en grabadoras), 1 relé 5V, 1 batería 9V

Nota: El circuito que se presenta con la idea de que sea conectado a una batería cuadrada de 9 voltios, pero PODEMOS conectar sin dificultad a una fuente de 12 VDC. En este caso se puede reemplazar el relé del gráfico con uno de 12 voltios y se elimina el resistor de 220 ohmios.

INSTRUMENTOS A USAR:

- Alicate de punta

-Un multímetro

-Puentes de conexión

- Protoboard

-Fuente de alimentación

-Un bombillo

6: ASPECTO ADMINISTRATIVO:
PRESUPUESTO DEL PROYECTO: el costo del proyecto es  la suma de 20  nuevos soles
ASIGNACION DE RECURSOS: bueno  el proyecto a desarrollarse  en mi  pequeño laboratorio de electrónica
ASIGNACION DE RECURSOS HUMANOS:

Profe:   gallardo   de electrónica  L S. JOSE PARDO

CRONOGRAMA DE ACCIONES:

Bueno el circuito    pues nos demorara  armar  unas 2 horas, pero la investigación en general ha de llevar 2 semanas.

7: REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

Htp//www.unicrom.com

Oscarluicho@gmail.com

 



Oscar luicho Mamani        Perú 





















miércoles, 9 de octubre de 2013


 ENSAYO SOBRE LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD  ESPECIAL Y LA RELATIVIDAD GENERAL
A finales del sigloXIX, muchos físicos pensaban que ya habían descubierto todas las leyes  importantes dela física y que les había quedado poco que hacer, excepto quizás  ultimar los detalles restantes. las  leyes de Newton del movimiento y dela gravedad  parecían describir todos los movimientos  conocidos sobre la tierra igual que delos demás planetas y demás cuerpos celestes ,mientras que las ecuaciones de Maxwell dela electricidad y el magnetismo parecían dar una  descripción, completa de los fenómenos eletromagneticos.incluso aunque fueron  fueron acumulándose  nuevas pruebas  acerca del comportamiento delas moléculas y de los átomos , se suponía que estos nuevos fenómenos  llegarían hacer adecuadamente descritos  por las teorías de Newton y Maxwell. Sin embargo el descubrimiento dela radioactividad  por Becquerel en 1896, los artículos teóricos de  Planck en 1897 y de Einstein en1905, junto con el trabajo de Rutherford, Millikan Borh, De Broglie, Schrödinger, Heinsenberg, y otros en los primeros años del siglo XX condujeron la elaboración de dos teorías complementarias nuevas: la relatividad y la mecánica cuántica. Estas teorías revolucionaron  el mundo dela ciencia  y constituyeron los fundamentales de nuevas tecnologías que han  cambiado la faz de nuestra
Civilización. Einstein pudo captar la agitación de aquellos tiempos fue una época  maravillosa para vivir, pues ambas teorías  iban a ejercer un profundo efecto  en la comprensión   del universo.  Pues las leyes  de Newton   nos  dan  una explicación completa delos  movimientos que suceden en nuestra vida diaria  tal como  la velocidad  de un automóvil. ósea   las leyes de  Newton  nos dan una descripción   el movimiento delos objetos  a velocidades  muy bajas  respecto a la  velocidad de la luz  , por eso las leyes de Newton no son válidas   a velocidades muy  cercanas  a la  velocidad  dela luz    esto no quiere   decir  que las leyes de  Newton estén  mal ,  sino que  solo   sirven para   velocidades  muy bajas  por ello pues  se necesitó   leyes que describan   el movimiento de partículas    muy cercanas a la   velocidad dela luz    para esto  propuso  Einstein  con solo 26 años  la teoría dela  relatividad    para   todas  las partículas que  se aproximan   a la velocidad dela luz   como sabemos  estos fenómenos   esta    fuera de nuestro alcance  ya que nadie puede  viajar   más veloz que la luz   por eso es muy  difícil de   apreciar   los cambios que se producen   . por ello los científicos  sometieron  a experimentos  las leyes de  Einstein  acelerando  partículas de   alta energía   y  pues las partículas  aceleradas  como el   muon   solo   se aproximan a 0.98  % a la  velocidad de la luz  por  eso la   luz es la velocidad limite.  Bueno  retrocedamos en el tiempo   en un famoso  experimento de Galileo   un barco en movimiento  aúna velocidad  constante  un marinero desde lo más alto dela torre del barco deja caer un bala de cañón   ,el marinero  observa que la bala desciende en forma vertical y cae sobre los pies del mástil pero para un observador  que  está en reposo   cerca del barco observa que la bala cae   en forma parabólica  , ahora  cuál de ellos dice la verdad , en realidad los dos tienen razón  por que no existe un sistema de referencia ,bueno   esto es  solo el principio dela relatividad  .   El experimento de Michel son y Mosrley   sirvió para confirmar que la velocidad de la luz permanecía constante, independientemente del sistema de referencia en el cual se medía, contrariamente a lo esperado de aplicar las transformaciones de Galileo Einstein también fue influido por el físico y filósofo Ernst Mach. Einstein leyó a Ernst Mach cuando era estudiante y ya era seguidor suyo en 1902, cuando vivía en Zúrich y se reunía regularmente con sus amigos Conrad Habicht y Maurice Solovine. Einstein insistió para que el grupo leyese  los dos libros que Mach había publicado hasta esa fecha: El desarrollo de la mecánica, (Die Mechanik in ihrer Entwicklung, Leipzig, 1883) y El análisis de las sensaciones (Die Analyse der Empfindungen und das Verhältnis des Physischen zum Psychischen, Jena, 1886). Einstein siempre creyó que Mach había estado en el camino correcto para descubrir la relatividad en parte de sus trabajos de juventud, y que la única razón por la que no lo había hecho fue porque la época no fue la propicia. En 1905 un desconocido físico alemán publicó un artículo que cambió radicalmente la percepción del espacio y el tiempo que se tenía en ese entonces ]Albert Einstein revolucionó al mundo al postular lo que ahora conocemos como Teoría de la Relatividad Especial. Esta teoría se basaba en el Principio dela  relatividad y en la constancia de la velocidad de la luz en cualquier sistema de referencia inercial. De ello Einstein dedujo las ecuaciones de Lorentz. También reescribió las relaciones del momento y de la energía cinética para que éstas también se mantuvieran invariantes La teoría permitió establecer la equivalencia entre masa y energía y una nueva definición del espacio-tiempo. De ella se derivaron predicciones y surgieron curiosidades. Como ejemplos, un observador atribuye a un cuerpo en movimiento una longitud más corta que la que tiene el cuerpo en reposo y la duración de los eventos que afecten al cuerpo en movimiento son más largos con respecto al mismo evento medido por un observador en el sistema de referencia del cuerpo en reposo   En 1912, Wilhelm premio Nobel de Física de 1911, propuso a Lorentz y a Einstein para este galardón por la teoría de la relatividad, expresando. Aunque Lorentz debe ser considerado como el primero en encontrar la expresión matemática del principio de la relatividad, Einstein consiguió reducirlo desde un principio simple. Debemos pues considerar el mérito de los dos investigadores como comparable
PRINCIPIO GALILEANO DELA RELATIVIDAD
 Para  describir  u n evento físico pues  debemos establecer un  marco referencial  pues un  marco referencial es aquel en el que se observa un objeto que no tiene aceleración , ósea  cuando no actúan  fuerzas externas  sobre el  . Además  cualquier  sistema  que se mueva   con una velocidad constante respecto   a un  marco inercial  también  debe estar en un marco inercial. Pues no hay un marco inercial  absoluto de referencia. En  consecuencia los resultados de un experimento  realizados en un vehículo que se mueve  con una velocidad  constante serán idénticos a los resultados del mismo experimento realizados en el mismo vehículo inmóvil   . Este resultado pues se denomina el principio galieano dela relatividad.  En conclusión  las leyes dela mecánica deben ser las mismas en todos los maros inerciales de referencia.

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LA VELOCIDAD DELA LUZ
  Bueno  nosotros  vemos el mundo      tal como    es    atreves dela luz percibimos    las   dimensiones  delos objetos  que nos rodean pero en sí que es la luz, pues  la luz no   es más  que una  radiación  electromagnética    pues  que puede  ser percibido por el ojo humano , en    física         el    termino luz ocupa  un    campo más amplio     conocida como  espectro electromagnetico.Nosotros percibimos   a diario    por ejemplo  la velocidad  de un auto,   aves es  la velocidad de un  tren  , de un avión   y vemos   que ellos  tienen una  velocidad   bastante  grande a escala  humana  .   También    la   velocidad  del sonido.  ahora   imagínense la velocidad de un rayo   ,un parpadeo o que    cuando nosotros prendemos   la bombilla  de nuestro  cuarto vemos  que  es algo instante,   pues  es cierto , la luz  están  rápido  que en  solo segundo  podría dar 7 vueltas  alrededor dela   tierra  pues    es el más  veloz mensajero   del universo existente   la  luz  es la velocidad   limite   nadie puede   superar,  pues  ella  se traslada    en  el   espacio   a 3000000 km/s  esto es  porque la luz pues   no tiene masa   ósea no es materia sino  energía  y cantidad  de movimiento    .  La luz solo existe   cuando está   en movimiento. En cambio en estado de reposo  no existe   . pues la luz está compuesto   por  partículas subatómicas llamadas    fotones  y  estos son emitidos   por la fuente  que la emite  por    paquetes  de fotones llamados   cuentón   de esta  forma la luz tiene doble comportamiento   es  onda y partícula  a la vez . la luz es la vara del universo,   atreves de  ella podemos conocer las  gigantescas distancias  que  separan    las planetas , las estrellas  , las galaxias  y el universo , ustedes  se preguntaran como  los científicos   los físicos conocen las distancias que existe   entre    el sol y la tierra   que está a 149.600.000 km ,o   la     enorme distancia  que hay   con la estrella más cercana a nuestro sistema solar  que  es la estrella alfa centauro  que está  a 41.3 billones de km ( 4,37 años luz).  Acaso ellos     han ido hasta  el sol  o asta alfa centauro para poder medir   pues  eso   algo imposible     ya que nuestra  tecnología   aun no nos permite. Por ello  se usa la luz   como patrón de medida a escala cósmica   atreves de ella  podemos conocer las enormes distancias  cósmicas    pues como sabemos  las  estrellas irradian  luz   hacia el espacio por las reacciones nucleares que existe en su núcleo.  El tiempo   que demora  en  llegar hacia nosotros  y con   ecuaciones matemáticas    .De esta forma   podemos  calcular   esas  enormes distancias por  ejemplo    el tiempo que  demora la luz en llegar desde   el sol  es 8 minutos  , ahora  si prendemos un súper linterna  pues el tiempo  que demora en llegar  hasta la luna seria de un  segundo, a  júpiter  unos 2 horas, hasta el planeta    más alejado del  sistema solar que es Neptuno unos 24 horas    como vemos la luz     a grandes distancias ósea a escala cósmica se  lentisa ( se vuelve lento)   . por eso pues nosotros  vemos o estudiamos  solamente el pasado porque  vemos al sol cuando  era ase 8 minutos, vemos júpiter   cuando era hace  2 horas, vemos  Neptuno   cuando era ase 24 horas   vemos alfa centauro  cuando  era 4 años  y  así sucesivamente,  de esta forma los científicos  tratan de explicar el origen del universo  pues gracias a la luz  podemos estudiar  el pasado     como las distancias  son muy gigantescas , que la luz recorre  los científicos optaron en introducir una  constante universal  llamado año luz      que es 40 billones de km    ya que  es la distancia   que demora en ir de un punto a otro la luz   en un año . La luz     pues  es  un  regalo precioso dela naturaleza  ya   que  es muy importante  podemos mencionar un  sin fin  de aplicaciones  que   tiene  y que permite el avance   dela   tecnología   por ejemplo   gracias  a ella  podemos  comunicarnos     en un instante  con nuestros   seres queridos   gracias  a ella  tenemos la internet     , teléfono , celulares  , radares ,tv microondas y todos los sistemas de comunicación  ya que  la información  viajan atreves  del espacio en  ella    como las ondas de radio  ,tv microondas,  rayos x rayos  infrarrojos los rayos gama   todos  ellos   son pues rayos electromagnéticos   ósea  luz invisible o visible.
RELATIVIDAD NEWTONIANA
Nos dice la primera ley de  Newton de que no se puede  distinguir entre una partícula en   reposo y otra en movimiento  con velocidad constante. Si no existe  ninguna fuerza  externa actuando sobre ella,  la partícula permanecerá en su estado inicial, bien en reposo o bien con una velocidad constante es decir con su velocidad inicial. Ahora consideremos una partícula en reposo  respecto a nosotros sin que actúen fuerzas sobre ella  de acuerdo con la primera ley de Newton  seguirá estando en reposo. A continuación consideremos  la misma partícula  desde el punto de vista de un segundo observador que se está moviendo  con una velocidad constante respecto a nosotros. Desde el sistema de referencia de este observador, tanto  nosotros  como la partícula se está moviendo con velocidad constante. La primera ley de Newton también es válida para dicho observador. Ahora observe que si esta partícula este acelerándose respecto a nosotros,  veríamos pues como la partícula    se acelera respecto a el  sin que actuase ningún fuerza sobre ella. entonces en conclusión la primera  ley de Newton no es válida  para él.¿ cómo  podremos  distinguir si somos nosotros  y la partícula los que estamos en  reposo  mientras que el segundo observador  se mueve con  velocidad constante , o es  este  segundo observador quien  permanece en reposo  y estamos  en   movimiento   tanto  como l partícula?. Todos los sistemas  de referencia que se mueven  con una  velocidad  constante  respecto a un sistema  de  referencia inercial  son también  sistemas de referencia inerciales  ,pues estos  principios  se les conoce  como la    relatividad Newtoniano  ósea . No se puede detectar el movimiento absoluto., estos principios fue  bien conocida por Galileo, Newton y otros científicos  en el siglo X VII.  Pero  durante el siglo XIX. Cambio esta visión  del problema. Entonces  se pensaba  generalmente que la relatividad Newtoniana era incorrecta y que en principio se podía detectarse  el movimiento absoluto haciendo una medida dela velocidad dela luz.
La teoría dela relatividad se compone de dos teorías  bastantes  diferentes la teoría especial y la teoría general. La primera teoría desarrollada por Einstein y otros  científicos en 1905  se refiere pues esencialmente  a la comparación  entre  las   medidas realizadas   diferentes sistemas de referencias inerciales, que se mueven con velocidad constante unos respecto a otro.  Sus consecuencias, que  pueden deducirse con un mínimo cálculo matemático, son aplicables en una gran diversidad de situaciones que  pues aparecen  en la ciencia y la técnica. Por otra parte  la teoría general  también desarrollado por  Einstein y otros investigadores alrededor del año1916, trata  con sistemas de referencia acelerados y con efecto dela gravedad.
EL EXPERIMENTO DE MICHELSON- MORLEY
 El experimento más famoso diseñado para detectar pequeñas cambios en la rapidez de la luz fue realizado   por primera vez en 1881 por Albert A. Michel son y Edward W. Morley   . El  experimento   consistía  para determinar  la velocidad dela tierra respecto a la  del hipotético éter, la herramienta   que   se empleó   en el   experimento   fue el interferómetro.  El interferómetro es un instrumento que emplea la interferencia de  ondas de  luz para medir con gran precisión  la longitud de onda dela   misma luz   . Pues lamentablemente  los experimentos de Michelson   contradijeron la hipótesis del éter y  por eso     es imposible  medir la velocidad  absoluta dela tierra al marco del éter  no   por ello  que  todo es relativo. No obstante Einstein ofreció un postulado  para esta teoría  especial de relatividad que indica una interpretación diferente sobre  los resultados nulos   de este  experimento. En los años posteriores, cuando se  supo más acerca dela naturaleza de la luz se abandonó la idea del éter que permeaba todo. Pues ahora se entiende que la luz es una onda electromagnética que no requiere ningún medio para propagarse. En consecuencia fue innecesaria la idea  de un éter el cual  viajan estas ondas. El instrumento empleado por  Michelson podía detectar desplazamientos de franja de solo 0.01. No obstante   no  detecto desplazamiento alguno en el patrón de franja. Desde ese tiempo el experimento ha recibido numerosas veces por varios científicos bajo diferentes condiciones, y jamás  se ha detectado desplazamiento  alguno dela franja. Por lo tanto se concluyó  que el movimiento dela tierra respecto al postulado del éter no se puede detectar. Se realizaron muchos esfuerzos para explicar los resultados nulos del experimento y para    salvar  el concepto del   marco del éter y la ecuación de transformación galieana dela velocidad dela luz. Se ha demostrado  que todas las  propuestas resultantes de estos  esfuerzos  son erróneas. Ningún experimento en la historia dela física recibió  tan valientes esfuerzos para explicar la ausencia de resultados esperados como en el paso el experimento de Michelson-Morley . Pues el escenario estaba listo para Einstein, que resolvió el problema en 1905  con su  teoría dela  relatividad especial.
Pues Albert Einstein   postulo los siguientes postulados muy simples pero difíciles de debatir
Primer  postulado: principio especial dela relatividad- las leyes físicas son las mismas  en  todos los marcos  de referencia inercial esto quiere decir que el universo no es todo  absoluto  salvo la luz    todo es relativo  uno siempre depende de otro.
Segundo postulado- invariante de c – la velocidad dela luz en espacio  es   un constante universal   pues  no depende    dela fuente quela emite  por más que sea N  veces su luminosidad  y la velocidad  en que se   traslade  pues la velocidad dela luz siempre  es la misma    por ejemplo  una persona  que tire una  piedra    en reposo   pues  solo abra  recorrido una distancia  proporcional a su velocidad  . pero   si  la persona tira  la piedra  en movimiento  pues la piedra abra recorrido una   distancia  mayor  ya que se suma la velocidad dela piedra  más  la velocidad dela persona . Ahora    veamos  otro ejemplo  supongamos  que Ud.  prende el faro de su  automóvil   en reposo  y mide la distancia que  ha recorrido respecto al piso  ,   ahora Ud. prende    su faro de su  automóvil     a cualquier velocidad    ósea en movimiento   Ud. obtendrá los mismos resultados   que en reposo   ya que  la luz no depende del movimiento   del  automóvil      en conclusión   la luz es  absoluto  independiente  y constante.
Pues desde  que el hombre  empezó a explorar   la tierra hace miles de años    trataban  pues de explicar la forma  el tamaño      y    se decía pues  que la tierra  era plana  y había un abismo   donde   pues  por debajo de ella  ella  imposible de caminar