El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras que producen oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión.1 En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.

Representación esquemática del oído. (Azul: ondas sonoras. Rojo: tímpano. Amarillo: Cóclea. Verde: células de receptores auditivos. Púrpura: espectro de frecuencia de respuesta del oído. Naranja: impulso del nervio.

La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa. Como las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal.

El sonido es un fenómeno vibratorio transmitido en forma de ondas. Para que se genere un sonido es necesario que vibre alguna fuente. Las vibraciones pueden ser transmitidas a través de diversos medios elásticos, entre los más comunes se encuentran el aire y el agua. La fonética acústica concentra su interés especialmente en los sonidos del habla: cómo se generan, cómo se perciben, y cómo se pueden describir gráfica y/o cuantitativamente.

Reflexión

Refracción

Interferencia

Categoría

Formación

CUERDAS SONORAS

Las cuerdas sonoras son medios elásticos que al ser excitados correctamente producirán un sonido.
las cuerdas presentan las siguientes características según el gráfico.
A= Husos
N= Nodos
L= Longitud de la cuerda
n= Numero de armónico.

Las cuerdas presentan frecuencias distintas dependiendo del numero de armónico al que deseemos calcular la frecuencia.

Formula general:

Fn= n · v
------------------

Donde:

Fn= Frecuencia n
n= numero de armonico
v= constante del sonido (340 m/s2)

TUBOS SONOROS

Se llaman tubos sonoros aquellos que contienen una columna gaseosa (columna de aire) capaz de producir sonido al ser convenientemente excitada. El cuerpo sonoro es la columna gaseosa, y no el tubo que la contiene; en efecto, éste tiene la importante función de definir la forma de aquella pero fuera de esto, influye relativamente poco sobre los fenómenos sonoros. Los tubos sonoros pueden ser cerrados, es decir, que poseen una sola abertura y tubos abiertos, que poseen dos o más.

Vibración de la columna de aire contenida en un tubo

Las columnas de aire contenidas en los tubos sonoros se comportan, desde ciertos puntos de vista, como cuerdas musicales, por lo tanto las columnas de aire vibrantes poseen nodos, o sea puntos donde la vibración es nula, y vientres, equidistantes de los anteriores, donde la vibración alcanza su máxima amplitud.

La vibración de las columnas de aire es longitudinal; los nodos serán por tanto, puntos de condensación y los vientres puntos de dilatación o rarefacción; en los extremos cerrados siempre se producen nodos y en los extremos abiertos generalmente se producen vientres. El punto de excitación no puede ser un nodo, pero no necesita ser un vientre, pudiendo estar en un punto intermedio. No es necesario que las aberturas de un tubo coincidan con los extremos, pudiendo éstos estar cerrados y haber una o más aberturas en otras partes del tubo (la gaita).

Una columna de aire puede vibrar con toda su longitud o dividida en segmentos iguales lo mismo que las cuerdas; en el primer caso se obtiene el sonido llamado fundamental, y en los otros los armónicos: segundo, si la columna vibra dividida en mitades; tercero, si vibra en tercios, etc.

Tomando como punto de partida el que en los extremos de un tubo abierto, sólo pueden haber vientres de vibración, el tubo producirá su fundamental cuando vibre con un nodo único en su centro. Cuando el tubo produce su segundo armónico, producirá dos nodos y tres vientres; cuando produce su tercer amónico, producirá tres nodos y 4 vientres, y así sucesivamente.

En los Tubos Cerrados, la onda se forma con un nodo en el extremo cerrado y un vientre en el extremo abierto.

EFECTO DOPPLER

El efecto Doppler, llamado así por el austríaco Christian Andreas Doppler, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Doppler propuso este efecto en 1842 en su tratado Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels (Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros).

Básicamente el efecto Doppler puede definirse como la frecuencia de una onda emitida por una fuente móvil o estática en relación a un observador, también móvil o estática.

Álgebra del efecto Doppler en ondas sonoras

Imaginemos que un observador O se mueve con una velocidad $v_{o} \,$ que tiene una dirección y sentido hacia una fuente de sonido S que se encuentra en reposo. El medio es aire y también se encuentra en reposo. La fuente emite un sonido de velocidad V, frecuencia $'''f''' \,$ y longitud de onda $\lambda \,$ . Por lo tanto, la velocidad de las ondas respecto del observador no será $v \,$ , sino la siguiente:

$\ v' = v + v_{o}$

Sin embargo, no debemos olvidar que como la velocidad del medio no cambia, la longitud de onda será la misma, por lo tanto, si:

$\ v = f \cdot \lambda \Rightarrow f = \frac{v}{\lambda}$

Pero como mencionamos en la primera explicación, el observador al acercarse a la fuente oirá un sonido más agudo, esto implica que su frecuencia es mayor. A esta frecuencia mayor captada por el observador se la denomina frecuencia aparente, que la denominamos f'.

$\ f' = \frac{v'}{\lambda} = \frac{v + v_{o}}{\lambda} = \frac{v}{\lambda} + \frac{ v_{o} }{\lambda} = f + \frac{v_{o} }{\lambda} = f \cdot \bigg(1 + \frac{v_{o} }{f \cdot \lambda}\bigg) = f \cdot \bigg( 1 + \frac{v_{o} }{v}\bigg)$

El observador escuchará un sonido de mayor frecuencia debido a que $\bigg( 1 + \frac{v_{o} }{v}\bigg) \ge 1$

Observador alejándose de una fuente

Analicemos el caso contrario: cuando el observador se aleja de la fuente, la velocidad será $v' = v - v_{o} \,$ y de manera superior usando el teorema de Pitágoras análoga podemos deducir que $f' = f \cdot \bigg( 1 - \frac{v_{o} }{v}\bigg)$

Fuente acercándose al observador

En este caso la frecuencia aparente percibida por el observador será mayor que la frecuencia real emitida por la fuente, lo que genera que el observador perciba un sonido más agudo.

Por tanto, la longitud de onda percibida para una fuente que se mueve con una velocidad $v_{s}\,$ será:

$\mathcal \lambda ' = \lambda - \Delta \lambda$

Como $\lambda = \frac{v}{f}$ podemos deducir que:

$f' = \frac{v}{\lambda '}= \frac{v}{\lambda - \frac{v_{s} }{f}} = \frac{v}{\frac{v}{f} - \frac{v_{s} }{f}} = f \cdot \bigg(\frac{v}{v - v_{s} }\bigg)$

Fuente alejándose del observador

Haciendo un razonamiento análogo para el caso contrario: fuente alejándose; podemos concluir que la frecuencia percibida por un observador en reposo con una fuente en movimiento será:

$f' = f \cdot \Bigg( \frac{1}{1 \pm \frac{v_{s}}{v}} \Bigg)$

Cuando la fuente se acerque al observador se pondrá un signo (-) en el denominador, y cuando la fuente se aleje se reemplazará por (+).

Al terminar de leer lo anteriormente expuesto surge la siguiente pregunta: ¿Qué pasará si la fuente y el observador se mueven al mismo tiempo?. En este caso particular se aplica la siguiente fórmula, que no es más que una combinación de las dos:

$f' = f \cdot \bigg( \frac{v \pm v_{o}}{v \mp v_{s}} \bigg)$

Los signos $\pm$ y $\mp$ deben ser aplicados de la siguiente manera: si el numerador es una suma, el denominador debe ser una resta y viceversa.

Si la fuente de sonido se aleja del observador el denominador es una suma, pero si se acerca es una resta.

Si el observador se aleja de la fuente el numerador es una resta, pero si se aproxima es una suma.

Se puede dar el caso de numerador y denominador sean una suma, y también de numerador y denominador sean una resta.

TERCER PERIODO

TEORÍAS ACERCA DE LA NATURALEZA DE LA LUZ

Los antiguos filósofos ya conocían algunos hechos sobre la propagación de la luz. Así se atribuye a Euclides el descubrimiento de las leyes de la reflexión de la luz (300 ane) Es a mediados del XVII cuando aparecen casi conjuntamente dos teorías acerca de la naturaleza de la luz. Teoría CORPUSCULAR (1666) y teoría ONDULATORIA (1678)

TEORÍA CORPUSCULAR

Supone que la luz está formada por partículas materiales, que llamó corpúsculos que son lanzados gran velocidad por los cuerpos emisores de luz.

Permite explicar fenómenos como

- La propagación rectilínea de la luz en el medio, ya que los focos luminosos emitirían minúsculas partículas que se propagan en todas direcciones y que al chocar con nuestros ojos, producen la sensación luminosa.

- La reflexión

- La refracción

TEORÍA ONDULATORIA

Propugnada por Christian Huygens en el año 1678, describe y explica lo que hoy se considera como leyes de reflexión y refracción. Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante al que se produce con el sonido. Ahora, como los físicos de la época consideraban que todas las ondas requerían de algún medio que las transportaran en el vacío, para las ondas lumínicas se postula como medio a una materia insustancial e invisible a la cual se le llamó éter (cuestión que es tratada con mayores detalles en la separata 4.03 de este mismo capítulo). Justamente la presencia del éter fue el principal medio cuestionador de la teoría ondulatoria.

REFLEXIÓN DE LA LUZ

Cuando un rayo de luz que se propaga a través de un medio homogéneo encuentra en su camino una superficie bien pulida, se refleja en ella siguiendo una serie de leyes. Este fenómeno es conocido como reflexión regular o especular.

Se llama plano de incidencia al plano formado por el rayo incidente y la normal (es decir, la línea perpendicular a la superficie del medio) en el punto de incidencia (Ver applet). El ángulo de incidencia es el ángulo entre el rayo incidente y la normal. El ángulo de reflexión es el que se forma entre el rayo reflejado y la misma normal.

ESPEJOS PLANOS

Un espejo plano es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior) .

Los espejos planos se utilizan con mucha frecuencia. Son los que usamos cada mañana para mirarnos. En ellos vemos nuestro reflejo, una imagen que no está distorsionada.

ESPEJOS ESFÉRICOS

Los espejos esféricos hijo casquetes de una esfera hueca, los cuales reflejan los rayos luminosos que incidentalmente es ellos. Hijo cóncavos cuando la superficie reflectora interior es la instancia de parte, y convexos si la superficie reflectora es la instancia de parte exterior.Representación de las Naciones Unidas espejo cóncavo (b) representación de espejo convexo de las Naciones Unidas. Elementos principales de las Naciones Unidas espejo esférico se muestran los principales elementos de espejo esférico de las Naciones Unidas. Ella en: C = centro de curvatura, centro de la esfera de la que se obtuvo el espejo V = Vértice, el polo del Casquete o punto donde el eje principal liebre contacto el espejo en contra. Ep = Eje principal, recta que pasa por C y V = Es Eje secundario, cualquier recta que pase Por CF = foco, punto del Eje principal en que coinciden los rayos reflejados o SUS prolongaciones, es el punto medio entre C y V Vf = La distancia focal, representantes que la distancia entre la existencia; V y F o F empresarios y C, es la mitad del radio de curvatura.

REFRACCION DE LA LUZ

Refracción de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo al pasar de un medio menos refringente a otro más refringente.

Una cuchara introducida parcialmente en el agua, se ve quebrada en la parte donde hace contacto con la superficie del líquido.

La refracción de la luz consiste en la desviación de los rayos luminosos cuando ellos pasan de un medio a otro de distinta densidad óptica.

Para un observador situado en un medio menos denso, como el aire, un objeto situado en un medio más denso parece estar más cerca de la superficie de separación de lo que está en realidad. Un ejemplo habitual es el de un objeto sumergido, observado desde encima del agua, como se muestra en la figura 3 (sólo se representan rayos oblicuos para ilustrar el fenómeno con más claridad). El rayo DB procedente del punto D del objeto se desvía alejándose de la normal, hacia el punto A. Por ello, el objeto parece situado en C, donde la línea ABC interseca una línea perpendicular a la superficie del agua y que pasa por D

CLASIFICACION DE LOS LENTES

a) Lentes convergentes o positivos

b) Lentes divergentes o negativos
Formación de imágenes a través de las lentes:

Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales cortas. Una lente con dos superficies convexas siempre refractará los rayos paralelos al eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el lado de la lente opuesto al objeto. Una superficie de lente cóncava desvía los rayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda superficie sea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales, reducidas y no invertidas.

Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagen será más pequeña que el objeto. En ese caso, el observador estará utilizando la lente como una lupa o microscopio simple. El ángulo que forma en el ojo esta imagen virtual aumentada (es decir, su dimensión angular aparente) es mayor que el ángulo que formaría el objeto si se encontrara a la distancia normal de visión. La relación de estos dos ángulos es la potencia de aumento de la lente. Una lente con una distancia focal más corta crearía una imagen virtual que formaría un ángulo mayor, por lo que su potencia de aumento sería mayor. La potencia de aumento de un sistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo, y es diferente del aumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo, donde la relación entre las dimensiones reales de la imagen real y las del objeto aumenta según aumenta la distancia focal. La cantidad de luz que puede admitir una lente aumenta con su diámetro. Como la superficie que ocupa una imagen es proporcional al cuadrado de la distancia focal de la lente, la intensidad luminosa de la superficie de la imagen es directamente proporcional al diámetro de la lente e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia focal. Por ejemplo, la imagen producida por una lente de 3 cm de diámetro y una distancia focal de 20 cm sería cuatro veces menos luminosa que la formada por una lente del mismo diámetro con una distancia focal de 10 cm. La relación entre la distancia focal y el diámetro efectivo de una lente es su relación focal, llamada también número f. Su inversa se conoce como abertura relativa. Dos lentes con la misma abertura relativa tienen la misma luminosidad, independientemente de sus diámetros y distancias focales.

IMÁGENES DADAS POR UNA LENTE

Para determinar el lugar donde se forma la imagen de un objeto pueden usarse las siguientes cuatro reglas:

El rayo procedente del objeto que pasa por el centro de la lente no es desviado.(Rayo Radial)
El rayo procedente del objeto que entra en perpendicular al plano de la lente se desvía hacia el foco.(Rayo Paralelo)
El rayo procedente del objeto que pasa por el foco de la lente, se refracta de manera que sale paralelo. (Rayo Focal)
La imagen del objeto se obtiene en el punto de intersección de los tres rayos anteriores.

INSTRUMENTOS OPTICOS

LA CAMARA

Una Cámara IP (también conocidas como cámaras Web o de Red) son videocámaras especialmente diseñadas para enviar las señales (video, y en algunos casos audio) a través de Internet desde un explorador (por ejemplo el Internet Explorer) o a través de concentrador (un HUB o un SWITCH) en una Red Local (LAN)

En las cámaras IP pueden integrarse aplicaciones como detección de presencia (incluso el envío de mail si detectan presencia), grabación de imágenes o secuencias en equipos informáticos (tanto en una red local o en una red externa (WAN), de manera que se pueda comprobar el porque ha saltado la detección de presencia y se graben imágenes de lo sucedido.

EL TELESCOPIO

El refractor, esta formado por lentes combinadas dispuestas en un tubo. El objetivo es un lente biconvexo que recoge la luz y la refracta hacia el plano focal del ocular, en este lugar se forma una imagen disminuida e invertida. Luego encontramos el ocular que también es lente biconvexo (es intercambiable según la cantidad de aumentos que se desee) y amplía la imagen. La imagen vista por el ojo es virtual, ya que cuando miramos por el telescopio, lo que vemos es la imagen invertida. En el modelo Newtoniano, la luz golpea un espejo parabólico y se refleja hacia atrás hacia un pequeño espejo plano inclinado a un ángulo de 45º, el cual dirige los rayos de luz hacia el lado del tubo, donde se forma una imagen la cual es amplificada por el ocular.

VIDEO BIN

La imagen es proyectada a través de paneles RGB miniatura colocados en el luz de la lámpara es descompuesta por un prisma y procesada electrónicamente a través de un aparato que gira a impresionantes revoluciones denominado “Color Wheel” (Rueda de colores) luego esta es dirigida a un chip DMD que posee micro espejos que procesan las imágenes en unidades ultra microscópicas eliminando el pixel al ojo humano y entregando imágenes de verdadera alta definición pero con un costo costo considerable en potencia y brillo.
Se conecta al PC por un cable de VGA o svga igual al del monitor de la PC. Si tienes una laptop tienes que buscar el programa que controla las formas de verlo en el panel de control.

DISPERSION DE LA LUZ

La luz tiene una naturaleza de onda electromagnética y como toda onda cumple con

el fenómeno de la refracción, que no es mas que el cambio de velocidad

de propagación cuando pasa de un medio de propagación a otro. Debido

a este cambio de velocidad, el ángulo con que incide la luz desde un medio cambia cuando pasa al otro medio.

La velocidad de propagación en el nuevo medio depende de la longitud de onda.
En el gráfico de la izquierda se muestra un haz de luz blanca (formada por la mezclade todos los colores) atravesando desde el aire

a un prisma transparente. Debido a que la luz de cada color componente de la luz

blanca tiene distinta longitud de onda, cada color se desviará de la trayectoria incidente un ángulo

diferente. La forma del prisma hace que el proceso de refracción se repita en la otra

cara por lo que se pueden separar muy bien los diferentes colores que forman el espectro luminoso.
Este fenómeno de la dispersión da lugar al arco iris debido a la dispersión producir

da por las finas gotas de agua condensadas en la atmósfera en vísperas o después de una lluvia.

POLARIZACION DE LA LUZ

Polarización por reflexión.
Sabemos que si sobre una superficie reflectora incide luz natural parte de la luz se refleja y parte se refracta. Malus descubrió en 1808 que si hacemos incidir una luz sobre una superficie pulimentada de vidrio con un ángulo de incidencia i de 57º aproximadamente, la luz reflejada está polarizada, siendo el plano de vibración perpendicular al plano de incidencia de los rayos. Si el ángulo de incidencia no es de 57º habrá también polarización pero será menor a medida que el rayo incidente vaya siendo mayor o menor que dicho ángulo.

Más tarde Brewster descubrió que si el rayo reflejado y el refractado forman entre si un ángulo de 90º, el ángulo de incidencia es precisamente el ángulo de polarización. El ángulo de polarización depende del índice de refracción “n” del medio.

En el caso del vidrio, que acabamos de ver, el ángulo es aproximadamente 57º. Hay que señalar también que para este ángulo, el rayo refractado está polarizado parcialmente, coincidiendo su plano de vibración con el de incidencia, mientras que el rayo reflejado está completamente polarizado.

Polarización por doble refracción.
Hay determinados cristales que tienen la propiedad de la doble refracción, es decir, el rayo incidente se desdobla en dos en el interior del cristal (espato de Islandia, turmalina), uno de ellos llamado ordinario y que sigue las leyes de la refracción y otro llamado extraordinario que no las sigue.

Este tipo de cristal permite obtener luz polarizada partiendo de la luz natural, siempre que logremos eliminar a la salida uno de los rayos emergentes. Esto se puede conseguir con un prisma de Nicol, constituido por un cristal de espato de Islandia al que se le han cortado las caras externas de manera que el ángulo de 71º pase a ser de 68º, después se corta la diagonal, obteniéndose dos prismas que se pegan con bálsamo de Canadá, cuyo índice de refracción está entre el índice de refracción del rayo ordinario y el del extraordinario. En estas condiciones el rayo ordinario sufre reflexión total al llegar a la lámina de bálsamo de Canadá, mientras que el extraordinario se refracta en el bálsamo y se transmite a través del segundo prisma.

Polarización rotatoria.
Hemos visto que un prisma de Nicol puede utilizarse como polarizador, ya que al incidir sobre él la luz natural obtenemos a la salida del mismo luz polarizada cuyo plano de vibración es paralelo a la sección principal. Si este haz de luz polarizada se hace incidir sobre otro prisma de Nicol cuya sección principal sea perpendicular a la del primero, este haz no podrá penetrar en el segundo Nicol ya que vibra en una sección normal, y por lo tanto no habrá salida de luz del segundo Nicol.

En este caso se dice que los Nicols están cruzados, esto se llama Polarización cruzada. Variando la posición relativa de las secciones principales de los dos Nicols se logrará mayor o menor luz a la salida, desde el valor máximo (prismas de Nicol paralelos) hasta la anulación completa (prismas de Nicol cruzados).

CUARTO PERIODO

Ley de Ohm

La diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor es directamente proporcional a la intensidad que circula por él. La relación entre estos factores constituye una ley fundamental.

V = I • R

donde, empleando unidades del Sistema Internacional, tenemos que:
I = Intensidad en amperios (A)
V = Diferencia de potencial en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios (Ω)

Georg Ohm, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables.

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=gvvWfN092zc#t=246s

CIRCUITOS ELÉCTRICOS:

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones.
Está compuesto por:

GENERADOR o ACUMULADOR.

HILO CONDUCTOR.

RECEPTOR o CONSUMIDOR.

ELEMENTO DE MANIOBRA.

Cuando se instalan varios receptores, éstos pueden ser montados de diferentes maneras:

En serie
En paralelo
Mixtos

CIRCUITO EN SERIE:
En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.

CIRCUITO EN PARALELO:
En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.

CIRCUITOS MIXTOS:

Hay circuitos más complejos, se llaman circuitos mixtos y combinan uniones en serie y en paralelo.

MULTIMETRO:
Un multimetro, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma.

Compuertas lógicas:
Una compuerta lógica es un circuito lógico cuya operación puede ser definida por una función del álgebra lógica, cuya explicación no es el objeto de esta obra.
Veamos entonces las compuertas lógicas básicas, para ello definamos el termino “tabla de la verdad”, por utilizarse a menudo en las técnicas digitales.
Se llama tabla de verdad de una función lógica a una representación de la misma donde se indica el estado lógico “1” o “0” que toma la función lógica para cada una de las combinaciones de las variables de las cuales depende.
Inversor:
Un inversor es un circuito lógico que tiene una sola entrada y una sola salida.
La salida del inversor se encuentra en el estado lógico “1” si y solo si la entrada se encuentra en el estado lógico “0”. Esto significa que la salida toma el estado lógico opuesto al de la entrada.
Compuerta lógica AND :
Las puertas lógicas AND (o Y en castellano) son circuitos de varias entradas y una sola salida, caracterizadas porque necesitan disponer de un nivel 1 en todas las primeras para que también la salida adopte ese nivel.
Basta con que una o varias entradas estén en el nivel 0 para que la salida suministre también dicho nivel. Todas las unidades AND o derivadas del AND, deben tener señal simultanea en todas sus entradas para disponer de señal de salida
Observando el funcionamiento de la unidad AND se comprende fácilmente que las entradas pueden ser aumentadas indefinidamente. Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida es 1 si cualquier entrada es 1.
Compuerta lógica NAND:
La función NO-Y, llamada mas comúnmente NAND es la negación de la función Y (AND) precedente. Así como en una puerta Y se necesita que exista nivel 1 en todas las entradas para obtener el mismo nivel en la salida, en una NAND el nivel de la salida seria 0 en las mismas condiciones. Por el contrario, cuando hay un nivel 0 en alguna de las entradas de una puerta Y la salida esta a nivel 0, mientras que en iguales circunstancias en una puerta NAND el nivel de salida seria 1. Una designación más adecuada habría sido AND invertido puesto que Es la función AND la que se ha invertido
Compuerta lógica OR :
La función reunión, también llamada O, al traducir su nombre ingles OR, es la que solo necesita que exista una de sus entradas a nivel 1 para que la salida obtenga este mismo nivel. La expresión algebraica de esta función, suponiendo que disponga de dos entradas, es la siguiente : s = a + b. Es suficiente que tenga señal en cualquiera de sus entradas para que de señal de salida (OR). Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.
Compuerta lógica NOR :
La función NOR consiste en la negación de la O, o sea, asi como esta suministra nivel 1 a su salida si cualquiera de las entradas que posee esta a nivel 1, una puerta NOR se comporta justamente al revés. En la función NOR es suficiente aplicarle una cualquiera de sus entradas para que niegue su salida. la NOR pueden tener más de dos entradas, y la salida es siempre el complemento de las funciones AND u OR, respectivamente.
Compuerta lógica EX – OR :
La función O exclusiva (“exclusive OR” según el idioma ingles) se caracteriza porque su salida esta a nivel 1 siempre y cuando también lo estén un numero impar de sus entradas.
Para conseguir la función O exclusiva de 3 entradas pueden usarse funciones O exclusiva de dos entradas para acoplarse entre si.
Compuerta lógica EX – AND :
La función Y exclusiva (exclusive AND en ingles) se emplea para verificar comparaciones entre sus entradas. En efecto su salida presenta nivel 1 cu

ando sus entradas se encuentran en el mismo nivel, sin importar que dicho nivel sea 1 o 0
Compuerta lógica EX – NOR :
Es la función negada de la compuerta EX – OR y es el contrario de la EX – OR, su salida presenta nivel 1 cuando sus entradas se encuentran en el mismo nivel, sin importar que dicho nivel sea 1 o 0, al igual que las EX – AND
Compuerta lógica EX – NAND :
Es la función negada de la compuerta EX – AND y es el contrario de la EX – AND, Para conseguir la función O exclusiva de 3 entradas pueden usarse funciones O exclusiva de dos entradas para acoplarse entre si.

El temporizador 555 es un excepcional circuito integrado, muy difundido en nuestros días.
representacion del temporizador 555

Temporizador 555 - Electrónica Unicrom

Temporizador 555 en su presentación DIP - Electrónica Unicrom

l “display de 7 segmentos” es un dispositivo usado para presentar información de forma visual. Esta información es específicamente un dígito decimal del 0 (cero) al 9 (nueve), por lo que se intuye que que el código BCD está involucrado. El caso que nos atañe consta de 7 LED’s (Light Emisor Diode), uno por cada segmento, que se encenderán o apagarán dependiendo de la información que se les envíe (dije que en este caso ya que existen también display 7 segmentos de cristal líquido, incandescentes, etc.).
El display 7 segmentos tiene una estructura similar a:

donde los 7 led’s vienen indicados por las letras a, b, c, d, e, f y g. Con éstos pueden formarse todos los dígitos decimales. Por ejemplo, para formar el número tres deben activarse los led’s a, b, c, d y g y desactivar los e y f. Para el uno se usan los led’s b y c (ojo, esta es la combinación correcta no e y f). De forma análoga se procede para el resto de los casos. Veamos como queda:

Estos dispositivos pueden ser de tipo “Ánodo Común”

o “Cátodo Común”

En el caso de los display de ánodo común todos los ánodos (+) de los led’s comparten la conexión. Estos display requieren un cero (una tierra) a la entrada de cada segmento para encenderlo. En el caso de los display de cátodo común todos los cátodos (-) de los led’s comparten la conexión. Estos display requieren un uno (Vcc) a la entrada de cada segmento para encenderse. Todas las conexiones deben ser hechas a través de una resistencia para regular la cantidad de corriente que pasa a través de los led’s.
Existen casos donde aparece un octavo segmento que suele usarse como punto decimal (ver el DP):

En la figura pueden verse también una de las configuraciones de pines más popular que contienen los display 7 segmentos y lo que representan. Los pines 3 y 8 son el ánodo común ó el cátodo común (dependiendo de cual sea el caso del 7 segmentos elegido) y aunque regularmente es indiferente cual de ellos conecten existen casos de modelos de displays en los que, por sus especificaciones, se requieren ambos conectados (o también quizá porque requieran cumplir alguna condición de manejo de corriente en su circuito). El encapsulado de este mismo display luce algo como:

para la versión que contiene sólo un dígito pero existen algunas para más dígitos como por ejemplo el de dos dígitos que es bastante usado o los de X dígitos y medio donde el medio viene dado por el hecho de que él sólo puede representar el número uno (tiene únicamente dos segmentos).
Existen circuitos integrados a nivel MSI que pueden realizar la tarea de manejar estos displays. Estos IC’s son decodificadores, específicamente los conocidos como decodificadores de BCD a 7 segmentos, como son los casos de los IC 7446, 7447 y 7448 de la familia TTL. El 7446 y 7447 tienen salidas con lógica negativa por lo que enviarán un cero al segmento que se desea encender. Esto quiere decir que manejan Displays 7 segmentos de ánodo común. Ambos son Open Collector (bueno para el manejo de corriente necesario en algunos casos) y se diferencian únicamente en la salida que pueden manejar (30v para el 7446 y 15v para el 7447). Nuestros circuitos generalmente estarán construidos con tecnología TTL a 5V y por ello lo más seguro es que empleemos el 7447. En el caso del 7448 las salidas son de lógica positiva por lo que son usados con los dispositivos cátodo común. Todos comparten una característica: esperan a la entrada un número en BCD y es para cada una de ellas que desplegarán el dígito decimal correspondiente. Pero aún así, estos IC tienen respuestas para otras combinaciones a la entrada distintas de BCD. En el siguiente dibujo se muestran las salidas reflejadas en los display de 7 segmentos para todas las combinaciones binarias de 4 bits posibles:

Aparte de los dígitos decimales, se ven las salidas para cuando el decodificador tiene entrada de 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 y 1111. Este último caso apaga todos los segmentos y por ello no se ve nada.
A continuación se muestra una implementación típica usada para la prueba de los dislay de 7 segmentos:

El display mostrará el dígito decimal que corresponda con el número binario seleccionado por los interruptores 1, 2, 3 y 4 del dip switch. En esta configuración se ve que las resistencias delimitadoras de corriente se colocan en el ánodo común (sabemos que son ánodo común por el uso del 7447) pero dependiendo de la implementación, e incluso a veces del display, en algunos casos pueden requerirse el uso de una resistencia por cada segmento y la conexión directa de los ánodos a Vcc.
A continuación veremos la implementación de un circuito decodificador de BCD a 7 segmentos usando tecnología SSI. Hallaremos sólo las funciones y no haremos el esquemático debido a lo grande del mismo. Asumiremos que la entada será única y exclusivamente un número BCD válido por lo que el resto de los casos no nos interesan (dont care). Asumiremos también que nuestro circuito será destinado a un display de cátodo común (por lo que tendrá salida con lógica positiva). Para ello empecemos con la tabla de la verdad. Sabiendo que la entrada será I (formada por I₃I₂I₁I₀) y las salidas serán los siete segmentos posibles a, b, c, d, e, f y g (como ya se ha mostrado), tenemos que:

I₃	I₂	I₁	I₀	a	b	c	d	e	f	g
0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	0
0	0	0	1	0	1	1	0	0	0	0
0	0	1	0	1	1	0	1	1	0	1
0	0	1	1	1	1	1	1	0	0	1
0	1	0	0	0	1	1	0	0	1	1
0	1	0	1	1	0	1	1	0	1	1
0	1	1	0	0	0	1	1	1	1	1
0	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0
1	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1
1	0	0	1	1	1	1	0	0	1	1
1	0	1	0	X	X	X	X	X	X	X
1	0	1	1	X	X	X	X	X	X	X
1	1	0	0	X	X	X	X	X	X	X
1	1	0	1	X	X	X	X	X	X	X
1	1	1	0	X	X	X	X	X	X	X
1	1	1	1	X	X	X	X	X	X	X

Ahora bien. En este caso tenemos 7 funciones de salida que llamaremos a(I), b(I), c(I), d(I), e(I), f(I) y g(I). Éstas vienen dadas por:
a(I)=∑(0,2,3,5,7,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)
b(I)=∑(0,1,2,3,4,7,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)
c(I)=∑(0,1,3,4,5,6,7,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)
d(I)=∑(0,2,3,5,6,8)+d(10,11,12,13,14,15)
e(I)=∑(0,2,6,8)+d(10,11,12,13,14,15)
f(I)=∑(0,4,5,6,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)
g(I)=∑(2,3,4,5,6,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)
que luego de hacer las respectivas simplificaciones por mapas de Karnaugh nos queda:
a = I₃+ I₂I₀ + I₂‘I₀‘ + I₂‘I₁
b = I₁I₀ + I₁‘I₀‘ + I₂‘
c = I₀ + I₂+ I₁‘
d = I₁I₀‘ + I₂‘I₁ + I₂I₁‘I₀ + I₂‘I₀‘
e = I₁I₀‘ + I₂‘I₀‘
f = I₃+ I₂I₀‘ + I₂I₁‘ + I₁‘I₀‘
g = I₃+ I₂I₁‘ + I₂I₀‘ + I₂‘I₁
Partiendo de estas funciones simplificadas se realiza la implementación.
Como ejercicio implemente el circuito anterior con un decodificador de salida con lógica negativa y con compuertas AND ó NAND. Dibuje el esquemático.
También como ejercicio haga la implementación con tecnología SSI para cuando la salida es con lógica negativa.

PIOFISICA

creadores del grupo

Diosa vanegas , Andrea Roldan, Jhon Lancheros,

lunes, 18 de febrero de 2013

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