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Transcripción

1 Capítulo 4 Ondas

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3 Introducción Una onda es un movimiento o perturbación de la materia repetido en el tiempo y en el espacio, la cual conduce energía. Ejemplos: las olas del mar El origen más común de las ondas lo es la vibración. Hay diferentes tipos de onda: Radio y Televisión Medicina (litotripsia, ondas de sonido para romper las piedras de los riñones) Ondas sísmicas

4 Litotripsia

5 Clases de ondas Se dividen en dos grandes grupos: 1. Ondas Electromagnéticas -Las ondas electromagnéticas son aquellas que para trasladarse de un lugar a otro no requieren de un medio de propagación y pueden moverse en el espacio o un vacío. Ejemplos: -Luz del sol -Rayos X -Las ondas electromagnéticas son el resultado de dos ondas que viajan al mismo tiempo: campo eléctrico y campo magnético.

6 Clases de ondas 2. 0ndas mecánicas -Son perturbaciones que viajan por un material o sustancia llamado el medio de propagación, por lo tanto necesitan del medio para trasladarse de un lugar a otro. Ejemplos: -Sonido -Ondas Sísmicas Las ondas mecánicas se dividen en dos grupos: Ondas longitudinales Las partículas del medio de propagación se mueven en la misma dirección que estas. Ondas transversales Las partículas del medio de propagación se mueven perpendicularmente a la dirección en que viajan las ondas.

7 Onda transversal y longitudinal Las partículas del medio de propagación se mueven en a misma dirección que la onda. (la onda oscila hacia la izquierda o hacia la derecha). Las partículas del medio de propagación se mueven perpendicularmente a la dirección en que viajan las ondas (la onda oscila hacia arriba o abajo).

8 Principales características de las ondas Cresta: Punto más alto en la oscilación de la onda Valle: Punto más bajo en la oscilación de la onda Amplitud (A): Distancia desde la cresta (o valle) hacia el punto de equilibrio (punto en el cual el valor A = 0). Longitud de Onda (λ, lambda): Distancia entre dos puntos equivalentes de la onda (dos valles consecutivos o dos crestas consecutivas). Período (T): Tiempo que se tarda una onda para cruzar un punto. Frecuencia (f): Se define como el número de ciclos por unidad de tiempo y se mide en Hertz (Hz). Velocidad (ν): Se define como la distancia recorrida por unidad de tiempo. En otras palabras, es el producto de la frecuencia y la longitud: v = f x λ

9 Estudios sísmicos Interpretación de ondas sísmicas en base a las características de ondas mecánicas. Hidrófonos 6.5 kms

10 Petróleo en el fondo marino

11 Embarcaciones

12 Air Gun Manga de aire Compresores pueden generar 600 pies 3 de aire por minuto. Cañon Cámara aire comprimido Air Gun modelo 80 pulgadas 3

13 Formación del petróleo y el gas natural

14 Tipos de carbón > 300 m/a

15 Onda de un Tsunami Características de la onda de un Tsunami

16 Ondas Electromagnéticas Las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, (186,000 millas/s). La energía de una onda electromagnética se conoce como el efecto fotoeléctrico o fotón, postulado por Max Planck, pero explicado por Albert Einstein en el 1905 E= hf: E= energía h= constante de Planck f= frecuencia El espectro de las ondas electromagnéticas está subdividido por sus frecuencias y energías en radio, televisión, microondas, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Las ondas del campo visible se componen de los siguientes colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, y violeta. La combinación de estos colores forman la luz blanca. El campo o luz visible contiene las frecuencias que captamos con la vista.

17 Espectro de las ondas electromagnéticas Comparación entre longitud de onda, tamaño de objetos, frecuencia, temperatura y energía. Longitud de onda

18 Penetración del espectro

19 Estudio de ondas de radio Radio observatorio de Arecibo

20 El Espectroscopio de Imágenes de Energía Solar (RHESSI) Registrar Rayos-X & Rayos Gamma

21 Rayos gamma de la Galaxia Cigarro Rayos gamma a consecuencia de una gran explosión (puede ser una reacción nuclear). Tomada por el Observatorio Solar y Heliosférico

22 Observatorio solar y heliosférico (SOHO, por sus siglas en inglés) Rayos ultravioleta

23 Globos científicos Estudio rayos infrarojo y ultravioleta. Pueden desplazarse por mucho tiempo (100 días y >50km), llevar pesadas cargas por menos gastos.

24 Espectro de la luz visible

25 Descomposición de la luz con un prisma Las ondas del campo visible se componen de los siguientes colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, y violeta. La combinación de estos colores forman la luz blanca y la ausencia, el color negro. Para observar esta combinación necesitamos un prisma que divida la luz visible en sus diferentes longitudes de ondas. Un prisma natural son las gotas de lluvia, que en base a su translucidez, forma y dependiendo el ángulo de incidencia de la luz, la descomponen en sus frecuencias y crean el efecto del arco iris.

26 Rayos ultravioleta y el cáncer Los UV son responsables de más del 90% del cáncer en la piel. El cáncer en la piel se clasifica en carcinoma y melanoma (el más peligroso). write.demandstudios.com/upload//6000/800/10/3/ jpg

27 Enlace electrónico Para más información sobre el espectro de las ondas electromagnéticas, favor de accesar este enlace: Visible light waves: science.hq.nasa.gov/imagers/ems/visible.html

28 Ondas mecánicas La velocidad a la cual se mueve la onda de sonido depende de la temperatura del aire o del agua, ya que la temperatura determina cuán distantes están las moléculas unas de otras. -La velocidad promedio del sonido en el aire es 333m/s En las aguas templadas o árticas la velocidad de una onda es menor ya que las moléculas se mueven mas lentas en temperaturas frías. En los humanos la fuente generatriz del sonido son las cuerdas vocales que están en la laringe. -Diferentes vibraciones son identificadas cómo letras o palabras -Estas vibraciones siguen viajando hasta encontrar un receptor que es el oído o se disipe la energía. La intensidad del sonido es la cantidad de energía transmitida por una onda por unidad de tiempo en un área determinada y se representa con la unidad Decibel.

29 Límites del sonido en los humanos

30 Células ciliadas en el oído interno Normales Afectadas por la presión de ondas acústicas

31 Frecuencias que pueden ser detectadas por animales y humanos Frecuencias <20 Hz es infrasonido Frecuencias >20,000Hz es ultrasonido

32 Ecolación en animales Ecolación es el sonar biológico utilizado por diferentes mamíferos (murciélagos, delfines, ballenas). Unas estructuras en sus cuerpos producen el sonido, el sonido sale al exterior y se desplaza por el ambiente. Cuando el sonido choca con algún objeto se produce un eco el cual es recibido por los animales y es interpretado. Este eco interpretado es utilizado para navegación, obtener alimento, y comunicarse entre ellos. Algunos grupos de pájaros usan algo similar a ecolación cuando estan volando en cuevas.

33 Ecolación en animales Ecolación en un delfín es producido por los phonic lips (estructuras fónicas), ampliado por los melons (masas grasosas) y recibido por los auditory bullae (glándulas auditoras)

34 Ecolación en los murciélagos

35 Rabia en humanos Dolor de cabeza Fiebre Problemas nerviosos y gastrointestinales Parálisis Lysaavirus 5 vacunas intramusculares en un periódo de un mes

36 Enlaces electrónicos sobre ecolación en animales Enlace electrónico: Para oir el sonido producido por un murciélago durante el proceso de ecolación favor de accesar: Enlace electrónico: Para oir el sonido de ballenas y delfines durante el proceso de ecolación (y otros animales) favor de accesar:

37 Termodinámica La termodinámica es la rama de la física que estudia y analiza los cambios en temperatura y la transferencia de calor entre la materia y se rige por tres leyes 1. Primera ley: postula que el cambio en la energía interna del sistema es igual al calor añadido mas el trabajo realizado en el sistema. 2. Segunda ley ( ley del desorden o de entropía): en toda conversión de energía en trabajo, parte de la energía se invierte en crear un estado mayor de desorden. 3. Tercera ley: si la temperatura se acerca al cero absoluto la entropía o el desorden también se acerca a cero

38 El por qué de la Termodinámica Fibra óptica para comunicaciones Trenes magnéticos Nuevas fórmulas Nuevos metales Nacimiento del universo

39 Si no hay paciencia, la termodinámica no tiene ningún sentido

40 Mecanismos de transferencia de calor Conducción: Contacto físico entre dos objetos, una mejor transferencia depende de las propiedades térmicas de los materiales y el área de contacto. Ejemplos: -El contacto entre una olla y una hornilla. Convección: se basa en el movimiento de materia para intercambiar energía. Ejemplos: -El acondicionador de aire, el cual se basa en el movimiento de aire para hacer más eficaz la pérdida de energía. -Corrientes magmáticas de convección en el manto de la tierra. Radiación: no depende de la materia, ya que no necesita un medio de propagación, sino de la colisión de las ondas electromagnéticas con el objeto. Ejemplos: - Los peligrosos e innecesarios baños de sol de las personas en nuestras playas.

41 Transferencia de calor Convección, Conduccción y Radiación

42 Temperaturas La temperatura es un concepto subjetivo, lo que es caliente para unos, para otros es frío. Por lo tanto se necesita un instrumento para medir la temperatura objetivamente. La temperatura de la materia se mide con los termómetros Los termómetros utilizan la capacidad de algunos materiales (alcohol y mercurio) de cambiar cuando se modifica la temperatura. Debido a su alta toxicidad, el mercurio se utiliza muy poco en los termómetros. Los termómetros digitales hoy en día tienen una gran proliferación. Las escalas mas utilizadas son las centígrados (Celsius) y Fahrenheit. La escala Kelvin se utiliza principalmente en algunos aspectos de investigación.

43 Movimiento molecular Enlace electrónico: Para una animación de movimiento de moléculas a consecuencia de un aumento en temperatura favor de accesar:

44 Escalas para medir temperaturas Las tres escalas más utilizadas para medir temperaturas. El cero absoluto en las escalas es la temperatura mas baja, nada es mas frío, no hay movimiento molecular.

45 Enfermedad congénita de Minamata Efecto del Mercurio en el metabolismo

46 Minamata Daños a consecuencia del Mercurio

47 Calor Calor es la transferencia de energía debido a una a diferencia en temperatura. La materia se compone de átomos, cuya facilidad para moverse depende del estado en que se encuentra la materia. Los estados de la materia son: -sólido (menos movimiento) -líquido -gaseoso (más movimiento) Debido al movimiento, los átomos tienen una energía cinética (energía a causa del movimiento) y en base a su localización, una energía potencial (energía que depende de la localidad) Cuando un objeto se enfría (menos movimiento) pierde energía cinética en forma de calor. El calor fluye espontáneamente de una temperatura alta a una baja Para que el calor fluya en dirección opuesta se realiza trabajo, tal como el uso de un acondicionador de aire