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Aplicación de ondas

Radiofrecuencia
En radiocomunicaciones, los rangos se abrevian con sus siglas en inglés. Los rangos son: Frecuencias extremadamente bajas: Llamadas ELF (Extremely Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 3 a 30 Hz. Este rango es equivalente a aquellas frecuencias del sonido en la parte más baja (grave) del intervalo de percepción del oído humano. Cabe destacar aquí que el oído humano percibe ondas sonoras, no electromagnéticas, sin embargo se establece la analogía para poder hacer una mejor comparación. Frecuencias super bajas: SLF (Super Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. En este rango se incluyen las ondas electromagnéticas de frecuencia equivalente a los sonidos graves que percibe el oído humano típico. Frecuencias ultra bajas: ULF (Ultra Low Frequencies), son aquellas en el intervalo de 300 a 3000 Hz. Este es el intervalo equivalente a la frecuencia sonora normal para la mayor parte de la voz humana. Frecuencias muy bajas: VLF, Very Low Frequencies. Se pueden incluir aquí las frecuencias de 3 a 30 kHz. El intervalo de VLF es usado típicamente en comunicaciones gubernamentales y militares. Frecuencias bajas: LF, (Low Frequencies), son aquellas en el intervalo de 30 a 300 kHz. Los principales servicios de comunicaciones que trabajan en este rango están la navegación aeronáutica y marina. Frecuencias medias: MF, Medium Frequencies, están en el intervalo de 300 a 3000 kHz. Las ondas más importantes en este rango son las de radiodifusión de AM (530 a 1605 kHz). Frecuencias altas: HF, High Frequencies, son aquellas contenidas en el rango de 3 a 30 MHz. A estas se les conoce también como "onda corta". Es en este intervalo que se tiene una amplia gama de tipos de radiocomunicaciones como radiodifusión, comunicaciones gubernamentales y militares. Las comunicaciones en banda de radioaficionados y banda civil también ocurren en esta parte del espectro. Frecuencias muy altas: VHF, Very High Frequencies, van de 30 a 300 MHz. Es un rango popular usado para muchos servicios, como la radio móvil, comunicaciones marinas y aeronáuticas, transmisión de radio en FM (88 a 108 MHz) y los canales de televisión del 2 al 12 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)]. También hay varias bandas de radioaficionados en este rango. Frecuencias ultra altas: UHF, Ultra High Frequencies, abarcan de 300 a 3000 MHz, incluye los canales de televisión de UHF, es decir, del 21 al 69 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)] y se usan también en servicios móviles de comunicación en tierra, en servicios de telefonía celular y en comunicaciones militares. Frecuencias super altas: SHF, Super High Frequencies, son aquellas entre 3 y 30 GHz y son ampliamente utilizadas para comunicaciones vía satélite y radioenlaces terrestres. Además, pretenden utilizarse en comunicaciones de alta tasa de transmisión de datos a muy corto alcance mediante UWB. También son utilizadas con fines militares, por ejemplo en radares basados en UWB. Frecuencias extremadamente altas: EHF, Extrematedly High Frequencies, se extienden de 30 a 300 GHz. Los equipos usados para transmitir y recibir estas señales son más complejos y costosos, por lo que no están muy difundidos aún. Existen otras formas de clasificar las ondas de radiofrecuencia. Como ejemplo, cabe destacar que las frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, son llamadas microondas. Estas frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el rango de SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas, como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos microondas.
Infrarrojo
Las ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros. La radiación infrarroja se asocia generalmente con el calor. Éstas son producidas por cuerpos que generan calor, aunque a veces pueden ser generadas por algunos diodos emisores de luz y algunos láseres. Las señales son usadas para algunos sistemas especiales de comunicaciones, como en astronomía para detectar estrellas y otros cuerpos y para guías en armas, en los que se usan detectores de calor para descubrir cuerpos móviles en la oscuridad. También se usan en los controles remotos de los televisores, en los que un transmisor de estas ondas envía una señal codificada al receptor del televisor. En últimas fechas se ha estado implementando conexiones de área local LAN por medio de dispositivos que trabajan con infrarrojos, pero debido a los nuevos estándares de comunicación estas conexiones han perdido su versatilidad.
Espectro visible
Espectro electromagnético.
Color Longitud de onda violeta 380–450 nm azul 450–495 nm verde 495–570 nm amarillo 570–590 nm naranja 590–620 nm rojo 620–750 nm Por encima de la frecuencia de las radiaciones infrarrojas tenemos lo que comúnmente llamamos luz. Es un tipo especial de radiación electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 0,4 a 0,8 micrómetros. La unidad usual para expresar las longitudes de onda es el Angstrom. Los intervalos van desde los 8.000 Å(rojo) hasta los 4.000 Å (violeta), donde la onda más corta es la del color violeta. La luz puede usarse para diferentes tipos de comunicaciones. Las ondas de luz pueden modularse y transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual representa una ventaja pues con su alta frecuencia es capaz de llevar más información. Por otro lado, las ondas de luz pueden transmitirse en el espacio libre, usando un haz visible de láser.
Ultravioleta
La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nm. El Sol es una importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan cáncer de piel a exposiciones prolongadas. Este tipo de onda no se usa en las telecomunicaciones, sus aplicaciones son principalmente en el campo de la medicina.
Rayos X
La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,1 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).
Rayos gamma
La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia. Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.

Efecto fotoelectrico

Interpretación del efecto fotoeléctrico:
El efecto fotoeléctrico es un fenómeno general, pero las experiencias citadas del cinc y del metal alcalino indican que la emisión de los electrones depende de la frecuencia de la luz excitatriz. Cuando se someten los metales a la acción sucesiva de las radiaciones luminosas, desde la radiación ultravioleta hasta las infrarrojas, se comprueba que un metal determinado el efecto fotoeléctrico se produce cuando la frecuencia de la radiación es superior a un valor límite que se llama umbral fotoeléctrico.
Se ha podido comprobar que las partículas emitidas por los metales tienen la carga y la masa de los electrones e- y son iguales cualquiera que sea el metal empleado en la experiencia.
Hipótesis de Einstein. Los fotones. Cuantificación de la energía:
El efecto fotoeléctrico, descubierto por Hertz en 1887, demuestra que la energía luminosa transportada por las radiaciones que inciden en el metal se transforma en energía mecánica. Parte de esa energía mecánica se emplea en arrancar los electrones de la superficie del metal y parte se transforma en energía cinética de los electrones que salen expulsados con una velocidad (v).
La teoría ondulatoria de la luz no explica suficientemente el efecto fotoeléctrico ya que según esta teoría, la energía luminosa transportada por una radiación. Sin embargo, hemos dicho antes, que el umbral fotoeléctrico de pende de la frecuencia de la radiación excitatriz, y la mayor o menor iluminación del metal influye en el número de electrones impulsados, pero no en la velocidad que adquieren.
De aquí que se buscara una explicación del fenómeno fotoeléctrico partiendo de la teoría de los quanta por el físico Alemán Marx Planck (1858 - 1947) en el año 1900. Según esta teoría la energía transportada por una radiación de frecuencia (f) es siempre un múltiplo entero del producto (h x f) donde (h) representa una constante universal que vale, en el S.I., h = 6,62 x 10 -34 Joules.s.
El, producto (h x F) constituye el cuanto de energía, es decir, la menor cantidad de energía que se puede obtener en una radiación de frecuencia (f): es como un átomo o grado de energía. Esto llevo a Einstein a replantear nuevamente la teoría corpuscular de la luz debido a Newton, diciendo que la luz consta de pequeños cuantos o gramos de energía, a los que llamó fotones.
Cada fotón de una radiación (luminosa) de frecuencia (f) transporta una energía.
E = h x f
Siendo:
E: Energía del fotón
h: Constante universal, llamada constante de Planck; su valor es 6,63x10 -34 joule.s
f: Frecuencia de la radiación.
Observamos que según ésta ecuación:
La energía radiante, tal como la luz, se propaga en paquetes de energía, cuyos tamaños son proporcionales a la frecuencia de la radiación.
La energía ha de ser absorbida o emitida por cuantos completos, no siendo admisibles fracciones del cuanto.
En definitiva la energía, igual que la materia, presenta una estructura discontinua. A partir de la teoría de Planck, todas las energías están permitidas, sino sólo aquellas que sean múltiples de (h).
La hipótesis de Planck ha sido confirmada y es una de la más fructíferas de toda la Física; la cual fue presentada en una Congreso de Berlín. Esta hipótesis, se basó en las radiaciones emitida por cualquier fotón luminoso, indicando que no son un flujo continuo de ondas luminosas, sino una corriente de fotones individuales.
El Fotón lo podemos definir así:
Un fotón es la unidad de radiación electromagnética con una longitud de onda y una frecuencia determinada, que posee una cierta cantidad de energía llamada “cuanto de energía”.
Ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico:
El efecto fotoeléctrico explica fácilmente a partir de la hipótesis fotónica de la luz.
Al llegar a la superficie del metal, un fotón de frecuencia (f) correspondiente a la radiación lumínica, choca con un átomo y le arrancará un electrón si la energía del fotón ( E = h x f ) es mayor que el trabajo o energía de extracción del electrón (Eo)
La deferencia E - Eo entre la energía del fotón y la energía de extracción se convierte en energía cinética del metal expulsando con una velocidad (v). Por tanto:
E - Eo = ½ m v2, Es decir: E = Eo + ½ m v2
La energía del fotón (E) se emplea en arrancar el electrón del metal y comunicarle una energía cinética.
La energía correspondiente al valor del umbral fotoeléctrico (fo) será:
h x fo = Eo
EL efecto fotoeléctrico se produce cuando la energía de la radiación es igual o mayor que el umbral fotoeléctrico.
La frecuencia (f) en este caso, debe ser igual o mayor que (fo), frecuencia límite: fo = Eo/h, por debajo de la cual no es disponible obtener el efecto fotoeléctrico en el metal cuya energía de extracción vale Eo.
Aplicaciones de la célula fotoeléctrica:
Las células fotoeléctricas se pueden fabricar sensibles a la luz visible y a la luz invisible cono los rayos infrarrojos. Esto permite un uso muy variado en la industria, en los laboratorios y en la vida cotidiana. Entre esas múltiples aplicaciones tenemos:
Para accionar un electroimán: La luz proviene de una lámpara B, incide sobre una célula C y se produce una corriente I. Esta al ser amplificadas, actúa sobre un electroimán E el cual atrae el interruptor S y manteniendo abierto el circuito eléctrico X.
El funcionamiento de éste electroimán se da así: cuando una persona pasa entre la lámpara B y la célula C se interrumpe el flujo luminoso, lo que a su vez interrumpe la corriente I y el interruptor S que no es atraído por el electroimán cierra el circuito eléctrico X. Esto hace funcionar un motor M que a su vez abre o cierra una puerta, hace funcionar una escalera eléctrica, sirve también para contar personas en una exposición u objetos fabricados en serie, o pone en funcionamiento una alarma.
Reproducción del sonido: Si observamos la figura anterior, en donde se muestra una pequeña lámpara B, la cual ilumina a través del lente L, la banda sonora de una película. El flujo que absorbe la banda sonora incide sobre una célula fotoeléctrica que es capaz de convertir las variaciones de la intensidad luminosa en intensidad de corriente. Estas a su vez al ser amplificadas son capaces de accionar un altavoz.
Ondas materiales:
En 1824, el físico francés Luis de Broglie sugirió la idea que la naturaleza dual de la luz ondacorpúsculo evidencia al mismo tiempo la naturaleza ondulatoria de todas las partículas elementales. Al poner Einstein la equivalencia entre masa y energía (E = c x m2) postulada que en todo sistema mecánico las ondas están asociadas con las partículas materiales.
En su forma actual, ésta teoría se conoce con el nombre de mecánica ondulatoria. Así como las leyes de la mecánica clásica de Newton son indispensables para poder explicar el comportamiento de los cuerpos macroscópicos, la mecánica ondulatoria es esencial cuando se estudian masas de dimensiones atómicas y subatómicas.
Así, una partícula radiante m que se desplaza con la velocidad v posee una cantidad de movimiento p. Dicha cantidad de movimiento viene dad por la ecuación:
P = m x v
En el caso del fotón, aunque se considera que no tiene masa se ha visto que posee impulsos o cantidad de movimiento al estudiar el choque de fotones con electrones.
Llamemos p la cantidad de movimiento de un fotón de frecuencia f y de energía E = h x f..........(1).
Por la equivalencia de Einstein entre masa y energía, E = m x c2 escribimos E=mxcxc. Como m x c = p podemos escribir que: E = p x c............(2).
Al igualar las ecuaciones (1) y (2) nos resulta que: h x f = p x c..........(3).
Por otra parte, sabemos que c = f que al sustituir lo de (3) nos queda: h x f = p, luego h = p, de donde al despejar nos queda:
& = h/p..............(4).
& : Longitud de onda del fotón.
h : Es un factor de personalidad llamado constante de Planck y cuyo valor es 6,63x10 -34 J.s
p : Es la cantidad de movimiento.
Esta ecuación (4), conocida por la relación de Broglie, relaciona la longitud de onda de un fotón en función inversa de la cantidad de movimiento del mismo.
Supongamos que una partícula radiante de una masa m y velocidad v; posee una energía E y una cantidad de movimiento p = m x v. La longitud de onda asociada a la partícula se obtiene de la relación de Broglie.
& = h/p como p = m x v; nos queda que: & = h/m x v...............(5)
Según (5), cuanto más de prisa se nueve la partícula, menos es la longitud de onda que lleva asociada.
Relación entre la energía del fotón y la longitud de onda de la luz:
La relación entre la energía del fotón y la longitud de onda de la correspondiente luz puede deducirse del modo siguiente:
Nosotros sabemos que: & = c/v
Si multiplicamos el numerador y el denominador por h nos queda que:
c h . c
& = -------- = ------------- de donde h x v = Efotón
v h . v
Quedándonos que:
h x c
& = -------------
Efotón
Evaluemos h x c, sustituyendo la constante de Planck h y la velocidad de la luz c.
h x c = (6.63 x 10 -34 joules.s) x (3 x 10 8 m/s) = 1.98 x 10 -25 joules.m
Transformamos los joules-m a eV-metro
Sabemos que 1m = 10 10 angstroms
1 joule = 6,25 x 10 18 eV; luego
h x c = (1,98 x 10 -25 J.m) x (10 10 A) x (6,25 x 10 18 eV/J)
h x c = 1,2375 x 10 4 eV-angstrom.
Esto significa que la longitud de onda en angstroms será:
1,2375 x 10 4 eV-angstrom
& = -----------------------------------------------------
E
Donde E es la energía del fotón en electrón-voltio, por lo que la energía en electrón-voltio de un simple fotón de longitud de onda & (lambda) medida en angstroms, viene dad por:
& x E = 12375 electrón-voltio-angstroms.

Principio de incertidumbre

Heisenberg había presentado su propio modelo de átomo renunciando a todo intento de describir el átomo como un compuesto de partículas y ondas. Pensó que estaba condenado al fracaso cualquier intento de establecer analogías entre la estructura atómica y la estructura del mundo. Prefirió describir los niveles de energía u órbitas de electrones en términos numéricos puros, sin la menor traza de esquemas. Como quiera que usó un artificio matemático denominado "matriz" para manipular sus números, el sistema se denominó "mecánica de matriz".El "principio de incertidumbre" afectó profundamente al pensamiento de los físicos y los filósofos. Ejerció una influencia directa sobre la cuestión filosófica de "casualidad" (es decir, la relación de causa y efecto). Pero sus implicaciones para la ciencia no son las que se suponen por lo común. Se lee a menudo que el principio de incertidumbre anula toda certeza acerca de la naturaleza y muestra que, al fin y al cabo, la ciencia no sabe ni sabrá nunca hacia dónde se dirige, que el conocimiento científico está a merced de los caprichos imprevisibles de un Universo donde el efecto no sigue necesariamente a la causa. Tanto si esta interpretación es válida desde el ángulo visual filosófico como si no, el principio de incertidumbre no ha conmovido la actitud del científico ante la investigación. Si, por ejemplo, no se puede predecir con certeza el comportamiento de las moléculas individuales en un gas, también es cierto que las moléculas suelen acatar ciertas leyes, y su conducta es previsible sobre una base estadística, tal como las compañías aseguradoras calculan con índices de mortalidad fiables, aunque sea imposible predecir cuándo morirá un individuo determinado.En síntesis, se puede describir que el principio de incertidumbre postula que en la mecánica cuántica es imposible conocer exactamente, en un instante dado, los valores de dos variables canónicas conjugadas (posición-impulso, energía-tiempo, …, etc.) de forma que una medición precisa de una de ellas implica una total indeterminación en el valor de la otra

Escuela de Copenhague

Fundada en 1934, la Escuela de Copenhague fue una de las escuelas lingüísticas estructuralistas más importantes de Europa.


Sus principales representantes fueron Hjelmslev, en cuya obra Principios de gramática general desarrolló su teoría de la glosemática, y Brøndal, que trató de descubrir las categorías lógicas del lenguaje.

Biografia de James Clerk Maxwell

Maxwell, James Clerk (1831 - 1879).
Físico británico cuyas investigaciones y escritos explican las propiedades del electromagnetismo. Estos trabajos le convirtieron en uno de los científicos más importantes del siglo XIX. También elaboró la teoría cinética de los gases, que explica las propiedades físicas de los gases y su naturaleza. Entre otros logros hay que destacar la investigación de la visión de los colores y los principios de la termodinámica.
Estudió en las universidades de Edimburgo y Cambridge. Fue profesor de física en la Universidad de Aberdeen desde 1856 hasta 1860. En 1871 fue el profesor más destacado de física experimental en Cambridge, donde supervisó la construcción del Laboratorio Cavendish. Maxwell amplió la investigación de Michael Faraday sobre los campos electromagnéticos, demostrando la relación matemática entre los campos eléctricos y magnéticos. También mostró que la luz está compuesta de ondas electromagnéticas. Su obra más importante es el Treatise on Electricity and Magnetism (Tratado sobre electricidad y magnetismo, 1873), en donde, por primera vez, publicó su conjunto de cuatro ecuaciones diferenciales en las que describe la naturaleza de los campos electromagnéticos en términos de espacio y tiempo.
El trabajo de Maxwell preparó el terreno para las investigaciones de Heinrich Rudolf Hertz, que realizó experimentos para apoyar sus teorías electromagnéticas. Posteriormente, el trabajo de Maxwell ayudó a los científicos a determinar la igualdad numérica de la velocidad de la luz en las unidades del sistema cegesimal y la relación de las unidades electromagnéticas con las electrostáticas. La unidad de flujo magnético en el sistema cegesimal se denominó maxwell en su honor. Entre sus obras importantes destacan Theory of Heat (Teoría del calor, 1877) y Matter and motion (Materia y movimiento, 1876).

especto electromagnético

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre éste, como la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

funcionamiento del ojo!

OJO HUMANO
En general, los ojos funcionan como unas cámaras fotográficas sencillas. La lente del cristalino forma en la retina una imagen invertida de los objetos que enfoca y la retina se corresponde con la película sensible a la luz.

Como ya se ha dicho, el enfoque del ojo se lleva a cabo debido a que la lente del cristalino se aplana o redondea; este proceso se llama acomodación.





En un ojo normal no es necesaria la acomodación para ver los objetos distantes, pues se enfocan en la retina cuando la lente está aplanada gracias al ligamento suspensorio.

Para ver los objetos más cercanos, el músculo ciliar se contrae y por relajación del ligamento suspensorio, la lente se redondea de forma progresiva.

Un niño puede ver con claridad a una distancia tan corta como 6,3 cm.

Al aumentar la edad del individuo, las lentes se van endureciendo poco a poco y la visión cercana disminuye hasta unos límites de unos 15 cm a los 30 años y 40 cm a los 50 años.

En los últimos años de vida, la mayoría de los seres humanos pierden la capacidad de acomodar sus ojos a las distancias cortas. Esta condición, llamada presbiopía, se puede corregir utilizando unas lentes convexas especiales.

Las diferencias de tamaño relativo de las estructuras del ojo originan los defectos de la hipermetropía o presbicia y la miopía o cortedad de vista.

Debido a la estructura nerviosa de la retina, los ojos ven con una claridad mayor sólo en la región de la fóvea.

Las células con forma de conos están conectadas de forma individual con otras fibras nerviosas, de modo que los estímulos que llegan a cada una de ellas se reproducen y permiten distinguir los pequeños detalles.

Por otro lado, las células con forma de bastones se conectan en grupo y responden a los estímulos que alcanzan un área general (es decir, los estímulos luminosos), pero no tienen capacidad para separar los pequeños detalles de la imagen visual.

La diferente localización y estructura de estas células conducen a la división del campo visual del ojo en una pequeña región central de gran agudeza y en las zonas que la rodean, de menor agudeza y con una gran sensibilidad a la luz. Así, durante la noche, los objetos confusos se pueden ver por la parte periférica de la retina cuando son invisibles para la fóvea central.

El mecanismo de la visión nocturna implica la sensibilización de las células en forma de bastones gracias a un pigmento, la púrpura visual o rodopsina, sintetizado en su interior.

Para la producción de este pigmento es necesaria la vitamina A y su deficiencia conduce a la ceguera nocturna.

La rodopsina se blanquea por la acción de la luz y los bastones deben reconstituirla en la oscuridad, de ahí que una persona que entra en una habitación oscura procedente del exterior con luz del sol, no puede ver hasta que el pigmento no empieza a formarse; cuando los ojos son sensibles a unos niveles bajos de iluminación, quiere decir que se han adaptado a la oscuridad.

En la capa externa de la retina está presente un pigmento marrón que sirve para proteger las células con forma de conos de la sobre-exposición a la luz. Cuando la luz intensa alcanza la retina, los gránulos de este pigmento emigran a los espacios que circundan a estas células, revistiéndolas y ocultándolas. De este modo, los ojos se adaptan a la luz.

Nadie es consciente de las diferentes zonas en las que se divide su campo visual. Esto es debido a que los ojos están en constante movimiento y la retina se excita en una u otra parte, según la atención se desvía de un objeto a otro.

Los movimientos del globo ocular hacia la derecha, izquierda, arriba, abajo y a los lados se llevan a cabo por los seis músculos oculares y son muy precisos. Se ha estimado que los ojos pueden moverse para enfocar en, al menos, cien mil puntos distintos del campo visual.

Los músculos de los dos ojos funcionan de forma simultánea, por lo que también desempeñan la importante función de converger su enfoque en un punto para que las imágenes de ambos coincidan; cuando esta convergencia no existe o es defectuosa se produce la doble visión.

El movimiento ocular y la fusión de las imágenes también contribuyen en la estimación visual del tamaño y la distancia.

OJO DE UN MOLUSCO




*En la mayoría de los vertebrados y algunos moluscos, el ojo funciona proyectando imágenes a la retina, donde la luz se transforma gracias a unas células llamadas fotoreceptoras en impulsos nerviosos que son trasladados a través del nervio óptico al cerebro.





Los ojos proporcionan una indudable ventaja competitiva para la caza y la defensa, por lo que su perfeccionamiento fue determinante en la lucha por la supervivencia. A primera vista, el ojo de los cefalópodos se parece mucho al de los vertebrados: posee forma esférica, lente, córnea, iris y fluido vítreo. La similitud es aún más asombrosa al considerar que la aparición de los ojos en estos moluscos no tiene ninguna relación evolutiva con los vertebrados. Han avanzado por los erráticos caminos de la selección natural de forma independiente, desarrollando ojos de gran complejidad anatómica que les proporcionan una excelente visión. Sin embargo, son muchas más las diferencias que los parecidos.En la retina de los ojos de los cefalópodos se disponen los rabdómeros, unas células de estructura tubular sensibles a la luz, orientadas en igual dirección y en el mismo sentido de entrada de la fuente luminosa, lo que le confiere el aspecto de un cepillo de dientes. Los vertebrados tienen otro tipo de células fotorreceptoras –conos y bastones- que se disponen en sentido inverso, mirando hacia la retina, lo que se denomina visión de tipo indirecto.

La distribución de las células fotosensibles no es homogénea en toda la superficie de la retina, sino que hay zonas con mayor concentración de rabdómeros. Sepias y pulpos, ambos de vida bentónica, poseen una línea horizontal que es más sensible a la luz –el equivalente a la fóvea de los vertebrados-, más densa todavía en la parte posterior, que es donde se forma la imagen. Al observar la pupila de los pulpos se puede comprobar que tienen forma de raya horizontal, las de las sepias parece una uve doble, y los calamares, al ser de vida pelágica, no tienen esas zonas sensibles, ya que el comer –o ser comido- es algo que puede venir desde cualquier parte.

en los cefalópodos las lentes son rígidas, por lo que deben variar su distancia respecto a la retina gracias a un complejo paquete muscular. Al poseer una longitud focal de 2’5 veces el radio, se estima que pueden formar imágenes de alta calidad desde cortas distancias hasta el infinito.

El enfoque no depende de la flexibilidad del cristalino sino de que éste se halle a la distancia apropiada de la retina. Cuanto más crece el animal más grande es el ojo, y dado que los rabdómeros no varían de tamaño en toda la vida, conforme aumenta la superficie retiniana se va tapizando por más células fotosensibles.

los cefalópodos poseen un solo pigmento visual, la rodopsina, con picos de absorción luminosa que varían según la forma de vida de cada especie. Esto ha llevado a los científicos a inferir que no son capaces de distinguir los colores, pues se necesitarían al menos dos pigmentos para poder discriminar distintas longitudes de onda, es decir, para ver “en color”.

OJO DE UN INSECTO

LA ESTRUCTURA DEL OJO DE UN INSECTO determina con cuánto detalle puede ver éste. Cada omatidio posee una córnea que también sirve como lente para enfocar la luz a través de un cono transparente hacia un elemento sensible a la luz: el rabdoma. El eje óptico del omatidio es la línea que pasa por el centro de la lente hasta el rabdoma. El ángulo interomatidial, ΔΦ, es el ángulo que se forma entre el eje óptico de dos omatidios adyacentes. Las curvas de color, por encima de cada omatidio, indican cómo decrece la sensibilidad del omatidio con la distancia angular desde el eje óptico del omatidio. El campo visual de cada uno de los omatidios está definido como el ángulo que engloba el campo donde la sensibilidad ha descendido hasta el 50 por ciento.

cómo funciona una licuadora

22,1 - 22.15

Ondas sismicas

Las ondas sísmicas son un tipo de onda elástica consistentes en la propagación de perturbaciones temporales del campo de esfuerzos que generan pequeños movimientos en un medio.

Las ondas sísmicas pueden ser generadas por movimientos telúricos naturales, los más grandes de los cuales pueden causar daños en zonas donde hay asentamientos urbanos. Existe toda una rama de la sismología que se encarga del estudio de este tipo de fenómenos físicos. Las ondas sísmicas pueden ser generadas también artificialmente mediante el empleo de explosivos o camiones vibradores (vibroseis). La sísmica es la rama de la sismología que estudia estas ondas artificiales por ejemplo la exploración del petróleo.

En un medio isótropo y homogéneo la velocidad de propagación de las ondas P es:








Ondas s

Las ondas S (SECUNDARIAS o SECUNDAE) son ondas en las cuales el desplazamiento es transversal a la dirección de propagación. Su velocidad es menor que la de las ondas primarias. Debido a ello, éstas aparecen en el terreno algo después que las primeras. Estas ondas son las que generan las oscilaciones durante el movimiento sísmico y las que producen la mayor parte de los daños.

La velocidad de propagación de las ondas S en medios isótropos y homogéneos depende del módulo de corte μ y de la densidad ρ del material.






Ondas Rayleigh

Las ondas Rayleigh, también denominadas ground roll, son ondas superficiales que producen un movimiento elíptico retrógrado del suelo. La existencia de estas ondas fue predicha por John William Strutt, Lord Rayleigh, en 1855 . Son ondas más lentas que las ondas de cuerpo y su velocidad de propagación es casi un 70% de la velocidad de las ondas S.

¿Por qué el cielo es azul?

Las manifestaciones de color del cielo se deben fundamentalmente a la interacción de la luz del sol con la atmósfera. La luz del sol es blanca, también llamada policromática (la suma de todos los colores del arco iris), y la atmósfera contiene una cierta cantidad de humedad, normalmente pequeña, así como partículas de polvo y ceniza.

Cuando un rayo de luz atraviesa un material, su dirección de propagación se desvía un cierto ángulo, que depende del tipo de material atravesado.

Los materiales transparentes se suelen caracterizar por un parámetro que se llama "índice de refracción", y su valor depende del color de la luz que atraviesa el material.

Así, al atravesar un material, cada color contenido en un haz de luz blanca se desviará un ángulo diferente, dando lugar a la conocida separación de la luz en varios colores detrás de un prisma.


Cada color contenido en la luz blanca se caracteriza por un número que se llama "longitud de onda". La desviación de los colores de la luz es máxima para los azules (con longitud de onda menor), es decir, son los colores que más cambian su dirección con respecto al rayo blanco inicial, y es mínima para los amarillos y los rojos (con longitud de onda mayor), que casi no son desviados.


Los rayos azules, una vez desviados, vuelven a chocar con otras partículas del aire, variando de nuevo su trayectoria. Realizan por tanto un recorrido en zigzag a través de la atmósfera, hasta llegar a nosotros. Es por eso que cuando llegan a nuestros ojos parece que llegan de todos los lugares del cielo. Los rayos amarillos no aparecen casi desviados y ésta es la razón de que el sol nos parezca amarillo.


Cuando el sol está muy bajo en el cielo sus rayos pasan a través de un gran espesor de aire y los rayos de luz interactuarán más veces con las partículas de la atmósfera. Los azules y los violetas son esparcidos hacia los lados con mayor fuerza que lo son los amarillos y los rojos, que continúan propagándose en la línea de visión del sol, formando esas magníficas puestas de sol en la Tierra.

Velocidad del sonido

La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras, un tipo de ondas mecánicas longitudinales producido por variaciones de presión del medio. Estas variaciones de presión (captadas por el oído humano) producen en el cerebro la percepción del sonido. El sonido no se transporta por el vacío porque no hay átomos a través de las cuales transmitirse.

La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las ondas sonoras.

La velocidad del sonido varía ante los cambios de temperatura del medio. Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce en que aumenta la frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas que transportan la vibración y este aumento de actividad hace que aumente la velocidad.

En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos es mayor que en los gases. Esto debido a la composición molecular o atómica de los estados de la materia.

La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20 °C) es de 344,2 m/s. Si deseamos obtener la equivalencia en kilómetros por hora podemos determinarlo mediante la siguiente conversión física:
Velocidad del sonido en el aire [km/hr) = (343m /1s)*(3600s/1hr)*(1km/1000m) Velocidad del sonido en el aire = 1.234,8 km/h.

En el aire, a 0 °C, el sonido viaja a una velocidad de 331 m/s y si sube en 1 °C la temperatura, la velocidad del sonido aumenta en 0,6 m/s.
En el agua (a 25 °C) es de 1.493 m/s.
En la madera es de 3.900 m/s.
En el hormigón es de 4.000 m/s.
En el acero es de 5.100 m/s.
En el aluminio es de 6.400 m/s.

¿Cómo navegan los Jets supersónicos?

En un jet supersónico se sobreenfría un gas rápidamente mediante una expansión adiabática a través de un pequeño orificio o tobera desde una zona de alta presión a otra zona de baja presión o alto vacío evitando que las moléculas condensen.

Las principales ventajas de estos sistemas son que producen muestras en estado gaseoso y a temperaturas muy bajas, del orden de pocos grados kelvin.

Uno de los factores que definen el flujo es el número de Mach que se define como la relación entre la velocidad del flujo y la velocidad local del sonido. En un gas ideal, la velocidad del sonido depende de la temperatura, y en estos sistemas en los que la temperatura es muy baja, la velocidad del sonido es baja y se pueden alcanzar números de Mach muy altos.

Si el número de Mach es igual o superior a 1 el flujo se denomina supersónico y por esta razón estos sistemas experimentales se denominan jet supersónicos, y no porque la velocidad sea muy alta.

En la expansión de un gas desde una zona de alta presión a una zona de alto vacío a través de una tobera el jet presenta la forma que se muestra en el siguiente esquema.

Las moléculas en el límite de la expansión chocan con las pocas moléculas presentes en la cámara de vacío formando las ondas de compresión, la barrera de choque en los laterales y el disco de Mach en el frente que protegen a las moléculas en el interior de la expansión de las interacciones con las moléculas de la cámara y por tanto, se pueden considerar como moléculas que se expanden en un vacío infinito. De esta manera, se forma la denominada zona de silencio en la que se alcanzan números de Mach muy altos y temperaturas muy bajas (del orden de pocos grados kelvin).

¿Qué es MACH?

El Número Mach (M), es una medida de velocidad relativa que se define como el cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido en el medio en que se mueve dicho objeto.

Es un número adimensional usado para describir la velocidad de los aviones. Mach 1 equivale a la velocidad del sonido. Propuesto por por el físico y filósofo austríaco Ernst Mach (1838-1916), como una manera sencilla de expresar la velocidad de un objeto con respecto a la velocidad del sonido.
La utilidad del número de mach reside en que permite expresar la velocidad de un objeto no de forma absoluta en km/h o m/s, sino tomando como referencia la velocidad del sonido, algo interesante desde el momento en que la velocidad del sonido cambia dependiendo de las condiciones de la atmósfera. Por ejemplo, cuanto mayor sea la altura sobre el nivel del mar. De esta manera, no es necesario saber la velocidad del sonido para saber si un avión que vuela a una velocidad dada la ha superado: basta con saber su número de mach.
Normalmente, las velocidades de vuelo se clasifican según su número de Mach en:

Subsónico M <>
Transónico 0,7 <>
Supersónico 1,2 <>
Hipersónico M > 5

¿Cómo funciona un Scramjet?

La idea básica de René Lorin era un tubo que mientras va absorbiendo aire lo comprime por la misma presión generada por su velocidad y el diseño aerodinámico del interior, entonces se le suministra un combustible que reacciona con el oxigeno y la combustión crea la expansión, el flujo, que impulsaba la nave. Un “simple” ciclo de compresión, combustión, y expansión que permite alcanzar altísimas velocidades, sin ninguna parte móvil necesaria para la compresión, y con un altísimo rendimiento. Siendo mecánicamente sencilla la mayor complejidad se encuentra en su diseño aerodinámico del que depende todo.


Ejemplo de un motor RamjetPodemos ver el diseño de un reactor ramjet, el aire entra a velocidades supersónicas por la boca del reactor, nada más entrar es necesario reducir su velocidad hasta niveles subsónicos por medio de difusión aerodinámica creada por el istmo y el difusor. El aire entra en la cámara de combustión y se mezcla con el combustible, prenden generando un flujo de salida que, si es mayor que el de entrada, impulsará la nave. Uno de los límites del ramjet es que hasta velocidades de mach 3 no funciona, por lo que necesita de otros propulsores para empezar a funcionar, pero también está limitado en velocidad máxima a Mach 6. Los propulsores ramjet no pueden superar este límite. El empuje deja de ser positivo, debido a la fricción generada por la desaceleración necesaria para la combustión, el aire llega tan caliente que no puede quemarse con el combustible. La única forma de evitar esto es no desacelerar el aire de entrada y es ahí donde entra el scramjet del X-43A.


Ejemplo de un motor ScramjetScramjet (supersonic combustión ramjet), tipo de reactor del X-43A, no reduce la velocidad del aire para su combustión, si no que esta se realiza a través de él. Es necesario realizar una combustión muy rápida, generalmente se usa hidrógeno, pero no crea el problema de la fricción y su velocidad límite está aún por ver, quizás mach 20. Es mecánicamente muy simple pero extremadamente complejo en aerodinámica como el ramjet sino más. Los tres ejemplares, con pequeñas diferencias cada uno, que se probaron en los ensayos del proyecto Hyper-X han sido los primeros scramjets de la historia de la aerodinámica, y todavía esta por ver todo su potencial.

¿Cómo funciona un helicóptero?

La aerodinámica del helicóptero es bastante más compleja que la del avión. La diferencia estriba en que en el primero las palas (equivalentes a las alas del avión) giran para proporcionar la sustentación que mantiene al helicóptero en el aire y, dependiendo de las condiciones de vuelo, la sustentación de cada pala varía grandemente. Por ejemplo, en un helicóptero de dos palas (rotor girando a izquierda) que esté volando a 50 Kts., la sustentación de la pala que está 90º a la derecha del morro suma estos 50 Kts. a su velocidad de giro, por lo que su sustentación será máxima. Por el contrario, la pala opuesta resta los 50 Kts. a su velocidad, siendo su sustentación mínima. Para evitar esta diferencia tan grande de sustentación, que haría volcar al helicóptero, se emplea un mecanismo que automáticamente reduce el ángulo de la pala que avanza y aumenta el de la que retrocede. Además de lo anterior, existen problemas añadidos, como el par de reacción ocasionado por el giro del rotor principal (por eso el rotor de cola se denomina también antipar). Si el rotor principal gira hacia la izquierda, el fuselaje de helicóptero tiende a girar hacia la derecha, tanto más cuanto mayor sea la potencia aplicada al rotor. Manejando el rotor de cola con los pedales, se contrarresta este giro, pero cada vez que se cambia la potencia, se ha de cambiar la posición de los pedales. La mayor parte de los helicópteros modernos tienen un sistema automático para conjugar el manejo los pedales con el del mando colectivo (potencia aplicada al rotor principal).

¿Cómo funciona un helicóptero?

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