Posición y tamaño de la imagen en un espejo convexo (986)

, por F_y_Q

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Se coloca un objeto de 1.25 cm de altura a 27 cm de un espejo esférico convexo cuyo radio de curvatura es 18 cm. Determina la posición y las características de la imagen.

P.-S.

Para resolver el problema es necesario sigas pasos ordenados y claros.

1. Análisis de la situación descrita en el enunciado y extracción de datos.

En este problema tienes que analizar un espejo convexo para hallar la posición de la imagen y definir sus propiedades físicas a partir de un objeto situado frente a él.
Los datos del problema, siguiendo el criterio de signos DIN, son:

Altura del objeto: $$$ \color{royalblue}{\bf y = 1.25\ cm}$$$
Distancia del objeto: $$$ \color{royalblue}{\bf s= -27\ cm}$$$
Radio de curvatura: $$$ \color{royalblue}{\bf R = 18\ cm}$$$

Debes tener mucho cuidado con la asignación de los signos porque, equivocarte en el signo de «s» o «R», implica obtener una imagen resultante completamente equivocada.

2. Cálculo de la posición de la imagen.

Puedes hacer el cálculo a partir de la ecuación fundamental de los espejos esféricos, que relaciona las distancias del objeto y la imagen con el radio de curvatura del espejo:

$$$ \color{forestgreen}{\bf \dfrac{1}{s} + \dfrac{1}{s'} = \dfrac{2}{R}}$$$

Tienes que despejar el valor de «s’» y calcular:

$$$ \color{forestgreen}{\bf \dfrac{1}{s'} = \dfrac{2}{R} - \dfrac{1}{s}}\ \to\ \dfrac{1}{\text{s}'} = \dfrac{2}{18\ \text{cm}} - \left(\dfrac{1}{-27\ \text{cm}}\right)\ \to\ \dfrac{1}{\text{s}'} = \color{royalblue}{\bf \dfrac{4}{27}\ cm^{-1}}$$$

Tienes que hacer la inversa del resultado anterior:

$$$ \text{s}' = \dfrac{27}{4}\ \text{cm} = \color{firebrick}{\boxed{\bf 6.75\ cm}}$$$


El valor positivo para la distancia a la imagen te ofrece una información vital: la imagen se forma en el lado derecho del espejo.

3. Cálculo del tamaño de la imagen.

Para hacer este cálculo empleas el concepto de aumento lateral, cuya fórmula vincula las alturas del objeto y la imagen con sus distancias al vértice óptico:

$$$ \color{forestgreen}{\bf A_L = \dfrac{y'}{y} = -\dfrac{s'}{s}}$$$

Despejas el valor de «y’», sustituyes y calculas:

$$$ \require{cancel}\color{forestgreen}{\bf{y' = y \cdot \left(-\dfrac{s'}{s}\right)}}\ \to\ \text{y}' = 1.25\ \text{cm}\cdot \left(-\dfrac{6.75\ \cancel{\text{cm}}}{-27\ \cancel{\text{cm}}}\right) = \color{firebrick}{\boxed{\bf 0.31\ cm}}$$$



Dado que la posición de la imagen es a la derecha del espejo, la imagen es virtual. Como el tamaño de la imagen es positivo es una imagen derecha y, por ser menor el valor del tamaño de la imagen es una imagen menor. Estos resultados son coherentes con lo esperado para un espejo convexo, en el que las imágenes que se obtienen son virtuales, derechas y menores.


RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN VÍDEO.

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