INTENSIDAD DE LUZ. Sensores Fisicoquímicos del Plan Ceibal. Autor. Versión 1 Fecha. Ubicación FOTO. Plan Ceibal Lab. Digitales Sensores

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1 INTENSIDAD DE LUZ Sensores Fisicoquímicos del Plan Ceibal. FOTO Autor Plan Ceibal Lab. Digitales Sensores Versión 1 Fecha Ubicación

2 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 INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB 2/2/2015 Página 2 de 10

3 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? Teoría: Como están relacionados la intensidad de luz y la eficiencia de una fuente de luz? 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 INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB 2/2/2015 Página 3 de 10

4 (cd). La ecuación que define intensidad de luz es la siguiente Donde equivale a intensidad de luz (cd) de área) Flujo luminoso (medido en lumens, potencial luminoso percibido por unidad 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. INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB 2/2/2015 Página 4 de 10

5 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 INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB 2/2/2015 Página 5 de 10

6 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 y presionar 7. 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 INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB 2/2/2015 Página 6 de 10

7 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? INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB 2/2/2015 Página 7 de 10

8 La gráfica debajo debería ser similar a la obtenida en su experimento. Directo al sol vela Linterna Luz al aire libre Lampara de 11 watts 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 INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB 2/2/2015 Página 8 de 10

9 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. INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB 2/2/2015 Página 9 de 10

10 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: INTENSIDAD DE LUZ - GLOBILAB 2/2/2015 Página 10 de 10