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INTENSIDAD DE LUZ
Sensores Fisicoquímicos del Plan Ceibal.
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Plan Ceibal – Lab. Digitales Sensores
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1
Ubicación
Fecha
INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB
Departamento de Laboratorios Digitales
Índice
Introducción:............................................................................................................................3
Objetivo:..................................................................................................................................3
Preguntas iniciales: .................................................................................................................3
Teoría:......................................................................................................................................3
Pregunta..............................................................................................................................4
Descripción de la actividad.........................................................................................................4
Materiales.................................................................................................................................5
Utilizando el Labdisc..................................................................................................................5
Experimento
........................................................................................................................6
Resultados y análisis.................................................................................................................7
Preguntas para el análisis de los datos...................................................................................7
CONCLUSIONES ......................................................................................................................8
Actividades para explorar...........................................................................................................9
Preguntas para profundizar....................................................................................................9
Control de cambios..................................................................................................................10
Modificaciones....................................................................................................................10
Revisiones..........................................................................................................................10
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Introducción:
¿Alguna vez a experimentado un apagón en su casa de noche? Generalmente cuando esto
sucede la gente va en búsqueda de velas o linternas para poder ver algo en la oscuridad. Aunque
llenemos una habitación con velas o utilizar la linterna mas poderosa que encontremos, puede no
ser suficiente para igualar la iluminación que nos daba la bombilla de luz.
Objetivo:
Relacionar la intensidad de luz y efectividad de las diferentes fuentes de luz para crear
una hipótesis sobre la cantidad de luz generada por diferentes fuentes de luz y proceder a
comprobar esas hipótesis utilizando el sensor de luz del Labdisc.
Preguntas iniciales:
¿Cuál sería la forma mas eficiente de colocar velas en una habitación
para lograr la mayor iluminación?
¿De qué cree que depende la eficiencia de una fuente de luz?
¿Como están relacionados la intensidad de luz y la eficiencia
de una fuente de luz?
Teoría:
El flujo de iluminación o la potencia de iluminación nos da una idea de la intensidad de luz
generada por las fuentes de luz en todas las dimensiones espaciales, por ejemplo una bombilla de
luz. Pero cuando se considera un proyector, es claro que la luz va sola en una dirección: hacia
adelante. Por esta razón necesitamos saber como se distribuye el flujo de luz en todas las
dimensiones espaciales, utilizando la definición de intensidad de luz
.
La intensidad de luz es definida como el flujo luminoso emitido por unidad de ángulo solido
(steradian) en una dirección especifica. La unidad de medida es el lumen por steradian o candela
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(cd).
La ecuación que define intensidad de luz es la siguiente
Donde
equivale a intensidad de luz (cd)
Flujo luminoso (medido en lumens, potencial luminoso percibido por unidad
de área)
Diferencial de ángulo sólido (steradians)
Ahora recomendamos que los estudiantes comiencen a formular hipótesis para comprobar con un
experimento
Pregunta
Si la intensidad de luz y la eficiencia luminosa están relacionadas, ¿cómo varía la eficiencia
dependiendo de la fuente de luz?
Descripción de la actividad
Los estudiantes medirán la intensidad de luz de diferentes fuentes de luz utilizando el sensor de
luz del disco. Basándose en los resultados, los estudiantes procederán a relacionarse con cada
fuente de luz con su correspondiente eficiencia lumínica.
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Materiales.
1. Labdisc
2. cable conector USB
3. linterna LED con baterías
4. vela
5. tubo de luz
6. fósforos
7. lampara con una bombilla de 11 watts
Utilizando el Labdisc
Para recolectar medidas con el sensor de luz del labdisc, el mismo debe ser configurado de
la siguiente manera.
1. encender el disco con el botón
2. presionar
Luego
seleccionar
“configuración
del
experimento”
presionando
3. luego seleccionar la opción “establecer sensores” con
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4. seleccionar únicamente l sensor de luz y presionar
5. finalmente volver a “configuración del experimento”, presionar
una vez
y luego seleccionar velocidad de muestreo con
6. seleccionar “manual” con
7. presionar
y presionar
y seleccionar “numero de muestras” con
8. selecionar “manual” con
y presionar
9. para volver a las medidas presionar 3 veces
10. presionar
para comenzar las medidas
11. presionar
cada vez que se desee tomar una medida
12. una vez finalizado el experimento presione
para parar las medidas, y
se vera en la pantalla “presione scroll para parar” y presione
Experimento
Los siguientes pasos explican como realizar el experimento.
1. situar las 4 diferentes fuentes de luz aproximadamente a 30 cm en el siguiente orden:
lampara, linterna. Bombilla incandescente y vela. Oscurecer la habitación cubriendo las
ventanas y apagando todas las fuentes de luz.
2. Para recolectar los datos colocar el sensor a 10 cm de la fuente de luz
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3. presionar
4. encender la lampara y observar como las medidas varían en la pantalla.
5. Esperar hasta que la intensidad del valor de la fuente de luz se estabilice.
6. Tomar solo una muestra de la intensidad de luz
7. una vez finalizada la medida con la lampara, apagarla sin apagar el disco, y luego encender
la linterna LED. Repetir pasos 5 y 6
8. medir la intensidad de luz de la vela y el tubo luz como hizo anteriormente con las otras
fuentes de luz.
9. Salir del cuarto oscuro para medir la intensidad de luz en un lugar al aire libre donde haya
luz solar y luego medir la intensidad de luz apuntando el sensor directamente al sol.
10. Finalizadas las medidas apagar el disco.
Resultados y análisis
Los siguientes explican como analizar los resultados del experimento.
1. Conectar el disco a la computadora utilizando el cable USB
2. En el menú superior presionar
y seleccionar
3. seleccionar el ultimo experimento realizado en la lista.
4. Observar la gráfica en la pantalla
5. presionar el icono de visualización de los datos y seleccionar el icono de gráfica de
barras.
6. Presionar
y escribir las anotaciones en la gráfica especificando sus
observaciones acordes al momento que se registro la información.
Preguntas para el análisis de los datos
1. ¿Cómo se relacionan los resultados con sus hipótesis iniciales? Explique
2. ¿Cómo varían las curvas de los datos para cada fuente de luz.
3. ¿Qué similitudes presentan las diferentes curvas?
4. ¿Cuál fue la fuente de luz más luminosa? ¿Cuál fue la menos luminosa?
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La gráfica debajo debería ser similar a la obtenida en su experimento.
Directo al sol
vela
Linterna
Lampara de 11 watts
Luz al aire libre
Tubo luz
CONCLUSIONES
•
¿Cómo piensa usted que el flujo luminoso varia en cada fuente de luz analizados?
Los estudiantes deberán concluir que a mayor intensidad de luz mayor flujo luminoso hay. Ambos
parámetros dependen de la distancia relativa entre la ubicación del labdisc y la ubicación de la
fuente de luz.
•
Según su experiencia, ¿cuál es la fuente de luz mas eficiente de las tres artificiales
estudiadas?
Los estudiantes deberán indicar que la fuente de luz mas eficaz es la linterna LED por que utiliza
menos energía para funcionar, por esta razón es considerada una fuente de luz que ahorra
energía.
Diferentes fuentes de luz tienen diferente intensidad de luz y esto se relaciona con sus funciones
asociadas. De cualquier forma la intensidad de luz no puede ser relacionada con la eficiencia de la
fuente lumínica. La linterna LED no es la fuente mas luminosa pero presenta mayor eficiencia de
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energía que la vela o la lampara. Por otro lado, la luz solar es la fuente de luz mas poderosa y sin
embargo es la mas eficiente.
Actividades para explorar
El objetivo de esta seccion es que los estudiantes extrapolen el conocimiento adquirido durante la
clase a travez de la aplicación en diferentes situaciones y contextos. A de mas, es deseado que los
estudiantes cuestionen y presenten posibles diferentes explicaciones para el fenomeno observado
experimentalmente.
Preguntas para profundizar
•
¿Cómo incrementaría la intensidad de luz de una vela?
Los estudiantes deberían explicar que podrían incrementar la cantidad de luz producida por la vela
y por lo tanto esto aumentaría la intensidad de luz que la vela produce. En otras palabras haciendo
la llama mas grande. Podemos establecer la siguiente relación: cuanto mayor sea la llama,mayor
intensidad de luz producirá y viceversa, cuanto menor sea la llama, menor intensidad de luz.
•
¿Cómo se relacionan la intensidad de luz y potencia eléctrica?
Se debería llegar a la conclusión que las fuentes lumínicas que utilizan mas energía son las que
tienen mas intensidad de luz. Por otro lado, deberíamos resaltar que por ejemplo una vela, utiliza
menos energía en el proceso de iluminación. En ambos casos la energía es perdida a través del
calor. Esto muestra que le eficiencia de luz depende de cuanta energía es utilizada para iluminar,
en vez de producción de calor.
•
¿Cómo difiere la luz natural del sol con las diferentes fuentes de luz artificiales como por
ejemplo una bombilla de luz?
Los estudiantes deberían concluir que la intensidad de luz generada por el sol es mucho mayor
que la que puede llegar a generar cualquier fuente de luz artificial,y esto depende directamente en
la cantidad de energía utilizada por el sol para generar la intensidad de luz.
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Control de cambios
Modificaciones
Fecha
Versión
Modificaciones realizadas
02/02/15
1
Creación del documento.
Revisiones
Realizado
por:
Sensores Lab.
Digitales
Revisado
por:
Alejandro
Crosa
Aprobado
por:
Fecha:
02/02/15
Fecha:
02/02/15
Fecha:
Firma:
Firma:
Firma:
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