El Sol, fuente de luz y calor que permite la vida en la Tierra. Su luz viaja a casi 300.000 Km/s en linea recta hacia nosotros demorando casi 8 minutos.

jueves, 21 de mayo de 2009

Efecto Doppler

El efecto Doppler se produce cuando un centro emisor se mueve rápido en el espacio y el receptor percibe un cambio en la frecuencia de la onda que genera el sonido. Este cambio de frecuencia se traduce en un cambio de tono del sonido. Es importante recalcar que el cambio de frecuencia percibido es solo aparente.
En la foto se observa que el receptor A percibe un sonido más grave (menor frecuencia), mientras que el receptor B percibe un sonido más agudo (mayor frecuencia).

Difracción del sonido

Cuando una onda viajera se encuentra en su recorrido un obstáculo que limita parcialmente su propagación, puede rodear el obstaculo y seguir propagandose. Los bordes de los obstaculos se convierten en centros emisores. Por esta razón una persona que habla en una habitación es escuchada por otra persona que está en la habitación contigua.

Refracción del sonido

Si una onda viajera como el sonido o la luz, se encuentra en su camino con un medio material de diferente densidad, pero que le permita seguir propagandose, experimenta el fenomeno de la refracción que consiste en el cambio de rapidez de propagación, y en algunos casos cuando el frente de onda incidente forma un ángulo distinto de cero con la normal (linea perpendicular a la supeficie), ocurre un cambio de dirección de la onda.

La frecuencia de onda se mantiene constante durante la refracción. Al aumentar la velocidad aumenta su longitud de onda y al disminuir su velocidad disminuye la longitud de onda.

Cuando una onda incidente choca con una superficie, puede producirse simultáneamente una refracción y una reflexión. Cuando ocurre esto, la energía de la onda incidente es igual a la suma de la energía de la onda reflejada y de la onda refractada.

Reflexión del sonido

Es el rebote de una onda de sonido en una superficie dura. El sonido que llega al obstáculo se llama sonido incidente y el sonido que se devuelve es el sonido reflejado. Cuando un sonido se refleja, generalmente cambia de dirección en que se propaga y pierde una cantidad de energía.

Si un sonido se refleja varias veces y no pueden ser distinguidos por separado, el fenomeno es llamado reverberación.

La reflexión varía según la naturaleza del material reflectante. El concreto refleja muy bien el sonido, sin embargo, las cortinas (material blando y de baja densidad) absorben parte del sonido y reflejan una pequeña fracción.

La reflexión del sonido se usa en los sonares de los barcos, las ecografias, los escenarios de teatro, etc.

Transmisión del sonido: escuchando música

El sonido se transmite a través de un medio material, mediante la vibración de las moléculas del medio por donde viaja. Lo que se transmite en el sonido es la energía y no la materia.
El sonido se transmite mejor a través de un medio sólido porque sus partículas estan más juntas, como un fierro o una madera. Mientras mayor es la frecuencia del sonido, menor es el grado de eficiencia con que es transmitido.
El sonido se transmite mas lento a través de un gas (aire) porque sus partículas estan más separadas.

La propagación depende de algunos factores:

a) elasticidad: capacidad de un medio material para recuperar su forma inicial. A moyor elasticidad, mayor es la rapidez con que se transmite el sonido por él.

b) Densidad: se define como la masa en la unidad de volumen. El sonido es transmitido con mayor rapidez en cuerpos más densos (sólidos).

c) Temperatura: A mayor temperatura, mayor rapidez en la transmisión del sonido. En el caso del aire existe la relación V = (331 + 0.6t) m/s

Aire (15ºC).............340 m/s
Agua (15ºC)........... 1450 m/s
Plomo (20ºC)........ 1230 m/s
Cobre (20ºC)........ 3560 m/s
Aluminio (20ºC)... 5100 m/s
Hierro (20ºC)....... 5130 m/s

Decibeles

La unidad más conocida para medir la intensidad de un sonido es el decibel (db), que deriva del inventor Alexander Graham Bell (1847-1922). esta escala es comprimida debido a que el rango de percepcion de sonido por los humanos es muy amplio. Una escala de 20db es 100 veces más intenso que una de 10db, y uno de 30db es 1.000 veces más intenso que uno de 10db.

La intensidad del sonido se mide con un sonometro.

Intensidad de algunos sonidos:
Respiración.....................10 db
Murmullo....................... 20 db
Biblioteca........................ 40 db
Conversación normal.....60 db
Concieto de Rock............110 db
Despegue de avión......... 120 db

Intensidad del sonido: Gritando Gooool

La intensidad es conocida también como "Volumen". La intensidad de un sonido depende de la energía que transporta y se relaciona con la amplitud de la vibración que lo genera.
Sonidos fuertes o intensos se asocian con vibraciones de gran amplitud; mientras que los sonidos débiles se asocian con vibraciones de pequeña amplitud.

Tono de un sonido

El que un sonido sea mas grave o más agudo depende de la frecuencia de vibración de ese sonido.
La característica de agudo o grave de un sonido se llama "Tono" o "Altura".

Un sonido de tono grave o bajo es producido por una vibración de baja frecuencia; en cambio un sonido de tono agudo o alto es producido por una vibración de alta frecuencia. Los sonidos graves se transmiten con mayor eficiencia que los agudos, pues, los agudos se disipan rápidamente con la distancia.

Ley cuadratica inversa de propagación

Mientras la radiación electromagnética va dejando su fuente, se va esparciendo, viajando en lineas rectas, como si fuera cubriendo la superficie de una esfera de expansión continua. Esta área se incrementa proporcionalmente al cuadrado de la distancia en que la radiación ha viajado. En otras palabras, el área de esta esfera en expansión es calculada en 4πR², donde R es la distancia que la radiación ha viajado, eso es, el radio de la esfera en expansión. La relación es conocida como la Ley Cuadrática Inversa de propagación (electromagnética); que va perdiendo la fuerza de su señal a través del espacio, llamado perdida de espacio. Por ejemplo, Saturno está aproximadamente 10 veces más lejos que el Sol en relación a la Tierra. (La distancia Tierra-Sol es definida como una unidad astronómica UA. Al momento en que la radiación del Sol alcanza Saturno, ya se habrá esparcido 100 veces el área que cubre en una Unidad Astronómica. Por tanto, Saturno sólo recibe 1/100 veces el flujo de energía solar (eso es, energía por unidad de área) que recibe la Tierra.

Clasificación de las ondas

Las ondas se clasifican segun distintos criterios como:
a) el tipo de perturbación
b) la dirección de vibración
c) el sentido de propagación

a) Naturaleza de la perturbación:
a1. Las ondas mecánicas: son perturbaciones materiales o mecánicas como un golpe, una ruptura o una vibración. Su característica principal es que para propagarse necesitan de un medio material que puede ser un sólido, un liquido o un gas
Ejemplo: una onda sísmica necesita un medio sólido (tierra) para propagarse. El sonido también se propaga, pero su medio normal es el gaseoso (aire)

a2. Ondas electromagnéticas: las perturbaciones son de origen eléctrico y magnético. Las antenas emisoras de radio y televisión son de este tipo. La principal característica de este tipo de onda es que se propagan en el vacío, pero también lo pueden hacer en un medio material.
Ejemplo: la luz visible (en la foto), los rayos X y microondas.

b) Dirección de la vibración:
b1. Las ondas transversales: las partículas se mueven ciclicamente de arriba a abajo. La dirección en que vibran las moléculas del medio material por el que se propaga es perpendicular a la dirección en que se propaga la onda.
Ejemplo: ondas superficiales en el agua, cuerda de guitarra.

b2. Ondas longitudinales: Estas hacen vibrar a las moléculas del medio en la misma dirección en que se propagan . Ejemplo: sonido emitido por platillos de una batería. Estas perturbaciones hacen que las moleculas de aire oscilen en la misma dirección en que se propaga el sónido.

c) Sentido de propagación:
c1. Ondas viajeras: la onda se propaga partiendo de una fuente y recorre grandes distancias. Ejemplo una onda de radio.

c2. Ondas estacionarias: se forman cuando una onda viajera se refleja invertida respecto de la onda incidente, en un extremo de un medio dado. En este caso ambas ondas se superponen, originando una onda que pareciera estar fija. Ejemplo: una cuerda de guitarra, flautas, el flameo de una bandera.
Las ondas estacionarias no se propagan libremente sino que están confinadas en una región del espacio.

c3. Ondas armónicas: Los pulsos que producen la vibración se suceden con un período fijo, es decir, están espaciadas con igual intervalo de tiempo. A este tipo de ondas se le denominaba periodicas.

Una Onda

Al golpear nuestras manos en una habitación generamos una única perturbación o pulso, pero si aplaudimos reiteradas veces, a eso le llamamos una Onda.

Cuando una sucesión de pulsos se generan a intervalos iguales de tiempo, la onda resultante será una onda periodica.

Una Onda es un fenómeno físico mediante el cual una perturbación se propaga desde el foco hacia otras regiones del espacio. Es importante destacar que las ondas propagan sólo energía desde un lugar a otro, no materia.

Característica de una onda periódica:
a) Amplitud: Es la distancia desde el eje de propagación hasta el máximo de altura que alcanzan las partículas en el medio de su vibración. A mayor amplitud de la onda, mayor es la energía que propaga.

b) Longitud de onda: Es la distancia que recorre la onda en un periodo.

c) Período: Es el tiempo que emplea la onda en completar un ciclo. El período de la onda corresponde al período de vibración de cada una de las moléculas del medio.

d) Frecuencia: Es la cantidad de pulsos que un emisor genera en el foco en una determinada unidad de tiempo. Su unidad de medida es (s-1), (1/s), (ciclos/s), (vibraciones/s), o Hertz (Hz).