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Sunday, February 1, 2015

Energía e Intensidad de las Ondas

Posted by Juan Francisco | Sunday, February 1, 2015 | Category: | 0 comentarios

Se han definido las ondas como un fenómeno de transmisión de energía sin que haya transporte de materia ¿Ahora bien, cuál es la energía que se propaga? Es evidente que la que contiene el foco emisor. 
Si nos atenemos a alguno de los ejemplos sencillos, será la energía del oscilador, siendo la energía del oscilador igual a la energía potencial elástica que será:
Vemos que la energía es proporcional al cuadrado de la amplitud y al cuadrado de la frecuencia.


Intensidad de una onda:
Llamamos Intensidad I de una onda a la energía que atraviesa por unidad de tiempo y por unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación de la onda.
La energía emitida por el foco emisor se repartirá en superficies concéntricas y la intensidad disminuirá proporcionalmente a la distancia al cuadrado



Atenuación de la Onda con la distancia al foco: 
La intensidad de las ondas esféricas decrece con el cuadrado de las distancia (r), por razones puramente geométricas, aunque el medios ea perfectamente elástico.

Podemos ver que la intensidad que llega los puntos de un medio tridimensional es inversamente proporcional al cuadrado de las distancias al foco emisor. Y la amplitud de la onda es inversamente proporcional a la distancia a la fuente de las perturbaciones.




















Absorción de ondas por el medio
A medida que nos alejamos del foco emisor la onda disminuye su energía ya que:
  • La energía propagada se distribuye en la superficie del frente de ondas y el número de partículas en vibración aumenta. De esa forma la energía que alcanza a cada partícula es menor, estas vibrarán con menos energía, esto es conocido como atenuación o disminución natural de energía.
  • Los rozamientos de las partículas de un medio y otras causas producen una absorción de energía cuya magnitud depende de la naturaleza del medio de propagación de la onda. 
dI = - I dx
Amortiguamineto del foco emisor
Si se quiere mantener la propagación del M.O. continuamente ha de suministrarse la energía al foco emisor, ya que la energía que emite a las partículas se va perdiendo en la transición de unas a otras. La Energía E en un tiempo dt perderá dE:
dE = -E dt      a: constante de amortiguamiento
E = E0 e -at

Aplicaciones de las ondas

Posted by Juan Francisco | | Category: | 0 comentarios

Las ondas tienen muchas y variadas aplicaciones en el desarrollo tecnológico y en la mejora de las condiciones de vida de las personas.

Música: producción de sonido en instrumentos musicales y sistemas de afinación de la escala.

Electroacústica: tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces) etc.

Acústica fisiológica: estudia el funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral.

Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones. 

Arquitectura: tiene que ver tanto con diseño de las propiedades acústicas de un local a efectos de fidelidad de la escucha, como de las formas efectivas de aislar del ruido los locales habitados.

El sonar, acrónimo de  Sound Navigation And Ranging,  navegación y alcance por sonido,  es una técnica que usa la propagación del sonido  bajo el agua (principalmente) para navegar, comunicarse o detectar otros buques. El sonar puede usarse como medio de localización acústica funcionando de forma similar al radar, con la diferencia de que en lugar de emitir señales de radiofrecuencia se emplean impulsos sonoros. De hecho, la localización acústica se usó en aire antes que el radar, siendo aún de aplicación el SODAR (la exploración vertical aérea con sonar) para la investigación atmosférica. El término «sonar» se usa también para aludir al equipo empleado para generar y recibir el sonido. Las frecuencias usadas en los sistemas de sonar van desde las infrasónicas a las ultrasónicas.


La  ecografía,  ultrasonografía o  ecosonografía es un procedimiento de imagenología que emplea los ecos de una emisión de ultrasonidos dirigida sobre un cuerpo u objeto como fuente de datos para formar una imagen de los órganos o masas internas con fines de diagnóstico. Un pequeño instrumento "similar a un micrófono" llamado  transductor emite ondas de ultrasonidos. Estas ondas sonoras de alta frecuencia se transmiten hacia el área del cuerpo bajo estudio, y se recibe su eco. El transductor recoge el eco de las ondas sonoras y una computadora convierte este eco en una imagen que aparece en la pantalla. 


La litotricia es una técnica utilizada para destruir los cálculos que se forman en el riñón, la vejiga, los uréteres o la vesícula biliar. Hay varias formas de hacerla, aunque la más común es la litotricia extracorpórea (por fuera del cuerpo) por ondas de choque. Las ondas de choque se concentran en los cálculos y los rompen en fragmentos diminutos que luego salen del cuerpo en forma natural durante la micción.



El telémetro ultrasónico  se basa en la emisión de un ultrasonido que se refleja en el blanco y el telémetro recibe el eco. Por el tiempo transcurrido y la fase del eco, calcula la distancia al blanco.



Salinidad del agua de mar

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El agua de mar es una disolución en agua (H2O) de muy diversas sustancias. 

Hasta los 2/3 de los elementos químicos naturales están presentes en el agua de mar, aunque la mayoría sólo como trazas. Seis componentes, todos ellos iones, dan cuenta de más del 99 % de la composición de solutos.

Composición de solutos sólidos del agua de mar, cada uno expresado como porcentaje del total
Aniones
Cationes
Cloruro (Cl-)
55,29
Sodio (Na+)
30,75
Sulfato (SO42-)
7,75
Magnesio (Mg++)
3,70
Bicarbonato (HCO3-)
0,41
Calcio (Ca++)
1,18
Bromuro (Br-)
0,19
Potasio (K+)
1,14
Flúor (F-)
0,0037
Estroncio (Sr++)
0,022
Molécula no disociada
Ácido bórico (H3BO3)
0,076

Se llama salada por la concentración de sales minerales disueltas que contiene, un 36 ‰ (36 por mil) o 3,6 % (3,6 por ciento) o 36 g/L (36 gramos por litro) como media. La densidad media en superficie es de 1,025 g/ml, siendo más densa que el agua dulce y el agua pura. A mayor contenido en sal más baja su punto de fusión, por lo que el agua del mar se convierte en hielo sobre los −2 °C.

La sal de los oceanos proviene de la disolucion de las rocas tanto submarinas como de la superficie.
Es probable que el agua del planeta procediera, en tiempo muy remotos, de los cometas. Los mares fueron creciendo conforme se enfriaba la tierra, disolviendo en el proceso numerosas sales presentes en las rocas. La lluvia contribuye al proceso de disolver a su vez las sales superficiales.
Hoy, aunque la salinilidad de los diversos mares es muy variada, se estima que hay unos 36 gramos de sales disueltas en cada litro de agua de mar.
Los mares muy calientes por efecto de la evaporacion, son mas saldaos que los mares frios.

cometa C/2014 Q2 (Lovejoy)

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Es un cometa de período largo, descubierto el 17 de agosto de 2014 por Terry Lovejoy, usando un telescopio de 0,2 metros Schmidt-Casegrain. Fue descubierto con una magnitud aparente de 15 en la constelación de Puppis. Es el quinto cometa descubierto por Terry Lovejoy.
Para diciembre de 2014 el cometa llegó a una magnitud de 7,4 por lo que fue posible visualizarlo con telescopios pequeños y binoculares. A mediados de diciembre el cometa empezó a ser visible a simple vista por observadores experimentados con buena visión y en zonas con poca contaminación lumínica . Los días 28 y 29 de diciembre el cometa pasó a 1.3 grados del cúmulo globular M79. En enero de 2015 va a llegar a una magnitud 4 o 5 y será un cometa brillante, ubicado en lo alto del cielo oscuro al oeste de Orión y Tauro. El cometa llegará a su perihelio (máxima aproximación al Sol) el 30 de enero de 2015 a una distancia de 1,29 UA del Sol. Antes de entrar en la región planetaria el cometa tenía un período orbital de unos 11.500 años. Después de salir de la región planetaria, tendrá un período orbital de unos 8.000 años.


 El cometa Lovejoy está actualmente a unos 43 millones de kilómetros de la Tierra y se cree que está viajando a unos 15 kilómetros por segundo.
El cometa, también conocido como C/2014 Q2, fue visto por primera vez por el australiano Terry Lovejoy, quien tiene un prolífico récord entre los astrónomos aficionados.
Hasta la fecha, el Sr. Lovejoy, de Queensland, ha descubierto cinco cometas, utilizando un equipo relativamente simple en comparación con lo que se encuentra en un observatorio profesional.
Fue visto por primera vez el 17 de agosto y en las últimas semanas ha sido capturado en cámara de forma espectacular por los astrónomos aficionados de todo el mundo.
 

 Los cometas son esencialmente montones de roca, grava y polvo que se mantienen unidos por diversos tipos de hielo – esencialmente agua y dióxido de carbono helado.
A medida que el cometa se acerca al sol, su cola helada se convierte en un gas y se dispersa por el cielo – debido a la presión del viento solar y los rayos solares.
También liberan polvo y grava que tienden a seguir el cometa alrededor del Sol – y si la órbita de la Tierra cruza este material da lugar a las lluvias anuales de meteoros.
Como muestra el gráfico, sin embargo, la trayectoria del cometa no entra en el interior de la órbita de la Tierra.
En sus actuales niveles de brillo, Lovejoy se pueden observar a simple vista – a pesar de que una luna llena estas noches hará que la visualización sea más difícil.
El brillo de un cometa se mide por la magnitud y en la escala de magnitud astronómica, los números más bajos indican brillo más intenso.
Lovejoy se ubicó en magnitud 15 de brillo y ya ha alcanzado la magnitud 5, el brillo necesario para ser visto sin la ayuda de un telescopio.
Como informa National Geographic, el cometa Lovejoy debe llegar a la magnitud 4.1 a mediados de enero, lo que significaría que los turistas podrían detectar rastros del cometa desde los suburbios de la ciudad sin contaminación lumínica”.
Algunos observadores fueron capaces de detectar a Lovejoy a finales de diciembre cuando alcanzó magnitud 5,3.
El llamativo color de Lovejoy se debe a dos gases que emanan del cometa: cianógeno y carbono diatómico, que tornan en verde cuando la luz del sol pasa a través de ellos.
Según CBS News, Lovejoy sestará más cercano a la Tierra el 7 de enero – después de este tiempo, empezará a alejarse de la Tierra y perder su intensidad.

Carrete de Ruhmkorff

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Corría el año 1851 cuando el físico alemán Heinrich Daniel Ruhmkorff ideó la bobina que lleva su nombre. Se trataba de un generador que permitía producir tensiones elevadísimas, del orden de decenas de miles de voltios, a partir de la corriente continua de una batería. Con ello se logró conseguir la fuente de tensión necesaria para crear diferentes dispositivos que posteriormente traerían grandes beneficios para la humanidad.



Es un tipo de transformador consistente en un núcleo de hierro dulce que lleva enrolladas encima dos bobinas, el primario con pocas espiras y el secundario con varios miles de ellas. El primario se alimenta con un generador de pequeña fuerza electromotriz y por un dispositivo mecánico semejante al de un timbre eléctrico se abre y cierra varias veces por segundo, con lo cual la corriente que pasa por él experimenta cambios bruscos y esto produce en el secundario una tensión muy alta, por tener muchas espiras, capaz de ionizar el aire en unos terminales preparados al efecto y hacer saltar una chispa entre los mismos, semejante a un rayo.
En la figura se representa el circuito del primario con hilo grueso y en él está incluido una pieza que llamamos martillo M y otra, tornillo, T. En el momento que está representado, el circuito del primario está cerrado, pasa corriente, el núcleo de hierro dulce al que está arrollado, junto con la misma bobina, actúan como un imán y atraen la cabeza del martillo, con lo cual el circuito se interrumpe.
Ese cambio brusco de corriente es responsable de que se genere una alta tensión en la bobina llamada secundario, que se traduce en una alta tensión entre los terminales S y S´. Al haberse interrumpido la corriente en el primario, deja de actuar como un imán, deja de atraer al martillo y este recupera su posición primitiva con lo que vuelve a cerrarse el circuito y estamos al principio del ciclo. 

Efecto Punta:
Efecto punta es el nombre de un efecto que se produce por la acumulación de energía en esta parte de un cuerpo.
Cuando un material posee carga eléctrica, esta se distribuye por todo el cuerpo (superficie, si se trata de conductores). La densidad de carga es la carga por unidad de volumen o superficie en el cuerpo de manera que si la carga se distribuye en el cuerpo, su densidad será mayor en las zonas de menos volumen o menos superficie. Por esto se produce una acumulación de energía en las zonas del material acabadas en punta donde su volumen es menor y se concentra mayor cantidad de carga, de manera que si el material está expuesto a un campo eléctrico externo, tenderá a interactuar con éste por la zona de mayor densidad de carga, es decir, en la punta.