clase-13

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martes 22 noviembre 2022, presencial

repaso para control 03:

• unidad 7: luz
• unidad 8: electricidad y magnetismo

espectro de luz visible

como humanos, vemos ondas cuyas longitudes de onda van entre aproximadamente 400 y 800 nanómetros.

$$1 \cdot nanómetro = 1 \cdot nm = 1 \cdot 10^{-9} \cdot m$$

los colores del espectro visible, ordenadas de longitud de onda más corta a más larga:

color	longitud de onda (nm)	frecuencia (THz)
violeta	380-450	670-790
azul	450-485	620-670
cyan	485-500	600-620
verde	500-565	530-600
amarillo	565-590	510-530
naranja	590-625	480-510
rojo	625-750	400-480

a cada rango de longitud de onda, podemos encontrar la frecuencia asociada, que es cómodo medirla en Tera Hertz.

$$1 \cdot THz = 1 \cdot 10^{12} \cdot Hz$$

ondas de menor frecuencia que el espectro visible son infrarrojas, ondas de mayor frecuencia que el espectro visible son llamadas ultravioleta.

velocidad de la luz

$$c = 3 \cdot 10^8 \cdot \frac{m}{s}$$

es la máxima velocidad posible.

esto lleva al concepto de año luz, que es una unidad de distancia, que simboliza cuánta distancia es capaz de recorrer la luz en un año

$$1 \cdot añoluz = velocidad_{luz} * 1 \cdot año = 3 \cdot 10^{8} \frac{m}{s} \cdot 365.25 \cdot 24 \cdot 60 \cdot 60 s = (3 \cdot 365 \cdot 24 \cdot 60 \cdot 60) \cdot 10^{8} m = (3 \cdot 365 \cdot 24 \cdot 36) \cdot 10^{10} \cdot m = \cdot 10^{10} \cdot m = 9.46728 \cdot 10^{15} \cdot m \approx 10^{16} \cdot m$$

percepción de color

se estima que un humano puede distinguir hasta 10 millones de colores.

percepción de movimiento

las personas son capaces de percibir entre 10 y 12 imágenes por segundo como imágenes separadas, y tasas más grandes de refresco son percibidas como movimiento.

en cine se tiende a grabar a 24 cuadros por segundo.

en general se usa en computación tasas de refresco de 50 Hz hacia arriba.

modelo RGB

modelo aditivo, basado en los colores primarios rojo, verde y azul.

si usamos 8 bits para cada color, tenemos 24 bits en total, o sea, 2^24 posibilidades.

$$2^{24} = 16,777,216$$

colores y computadores

un pixel RGB es capaz de brillar y con eso generar color.

si tenemos B bits de resolución por canal de color, entonces un pixel tiene 3B bits para representar su color.

entonces la cantidad de colores posibles en 1 pixel es:

$$colores_{pixel}= 2^{3 \cdot B}$$

si tenemos una pantalla de resolución 1080p, con 1920 por 1080 pixeles, entonces tenemos un total de.

$$pixeles = 1920 \cdot 1080 = 2,073,600$$

y cada uno de esos pixeles, puede ser de un color distinto, y necesitamos 3*B bits de información para cada uno, y así definir su color.

si tenemos una tasa de refresco de 60 Hz, significa que tenemos 60 cuadros por segundo.

fuerza eléctrica

la ecuación de fuerza eléctrica entre 2 cargas viene dada por:

$$F_{electrica} = K \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}$$

donde:

• K es la constante de Coulomb
• q_1 y q_2 son cargas eléctricas, que tienen signo
• r es la distancia entre las cargas

la constante K de Coulomb tiene el siguiente valor y unidades:

$$K \approx 9 \cdot 10^9 \cdot \frac{N \cdot m^2}{C^2}$$

corriente eléctrica

la corriente eléctrica la denotamos por I, de intensidad, y se mide en Amperes (A), que es una representación de carga eléctrica por unidad de tiempo.

$$1 \cdot A = 1 \cdot \frac{C}{s}$$

1 Ampere es la carga de muchos electrones por segundo, ya que 1 electrón posee una pequeña carga de aproximadamente

$$1 \cdot electron \approx 1.6 \cdot 10^{-19} \cdot C$$

voltaje eléctrico

el voltaje eléctrico es una medida de potencial eléctrico, y se mide en volts, donde 1 volt (V) es equivalente a 1 Joule dividido por Coulomb.

$$1 \cdot V = 1 \frac{J}{C}$$

las fuentes de poder que usamos funcionan así:

• el voltaje entregado es IGUAL al de la especificación. ejemplos: enchufe 220 V en Chile, puerto USB 5 V, batería 1.5 V o 9V o algún otro estándar.
• la corriente entregada está LIMITADA por el valor de la especificación. si una fuente de poder es de 10 A, significa que lo máximo que provee es 10 A.

potencia eléctrica

la potencia eléctrica se mide en watts (W), y un Watt es la cantidad de energía por segundo.

$$1 \cdot W = 1 \cdot {J}{s}$$

la relación entre potencia, voltaje y corriente viene dada por la ecuación:

$$P = V \cdot I$$

y si analizamos las unidades, podemos comprobar:

$$1 \cdot W = 1 \cdot V \cdot 1 \cdot A = 1 \cdot \frac{J}{C} \cdot \frac{C}{s} = 1 \cdot {J}{s}$$