Download ondas mecánicas y electromagnéticas

ONDAS MECÁNICAS Y ELECTROMAGNÉTICAS
ONDAS MECÁNICAS
Una onda mecánica es una perturbación de las propiedades mecánicas de un medio material (posición, velocidad y
energía de sus átomos o moléculas) que se propaga en el medio.
Todas las ondas mecánicas requieren:
1. Alguna fuente que cree la perturbación.
2. Un medio en el que se propague la perturbación.
3. Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro.
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio.
A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un
medio, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. Esto es debido a que las ondas electromagnéticas son
producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado.
Las ondas electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad constante muy alta, pero no infinita de
300.000 km por segundo.
Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos
electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que
nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.
Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.
Origen y formación
Las cargas eléctricas al ser aceleradas originan ondas electromagnéticas.
En la teoría ondulatoria, desarrollada por Huygens, una onda electromagnética, consiste en un campo eléctrico que
varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa, ya que los campos eléctricos variables
generan campos magnéticos (ley de Ampère) y los campos magnéticos variables generan campos eléctricos (ley de
Faraday). De esta forma, la onda se auto propaga indefinidamente a través del espacio, con campos magnéticos y
eléctricos generándose continuamente. Estas O.E.M. son sinusoidales (Curva que representa gráficamente la función
trigonométrica seno), con los campos eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y respecto a la dirección de
propagación.
.
Penetración de la R.E.M.
En función de la frecuencia, las ondas electromagnéticas pueden no atravesar medios conductores. Esta es la razón
por la cual las transmisiones de radio no funcionan bajo el mar y los teléfonos móviles se queden sin cobertura
dentro de una caja de metal. Sin embargo, como la energía no se crea ni se destruye, cuando una onda
electromagnética choca con un conductor pueden suceder dos cosas. La primera es que se transformen en calor:
este efecto tiene aplicación en los hornos de microondas. La segunda es que se reflejen en la superficie del
conductor (como en un espejo).
Propiedades de las ondas electromagnéticas
Para su propagación, las O.E.M. no requieren de un medio material específico. Así, estas ondas pueden atravesar el
espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde el Sol y las estrellas.
Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las ondas electromagnéticas se desplazan en el
vacío a la velocidad de la luz (c = 299.792 km/s.), hasta que su energía se agota. A medida que la frecuencia se
incrementa, la energía de la onda también aumenta.
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Llamamos espectro electromagnético a la secuencia de todas las ondas electromagnéticas conocidas, ordenadas
según su longitud de onda o su frecuencia. Como ya sabemos la frecuencia y la longitud de onda se relacionan con
la expresión f = c / λ. El espectro electromagnético se representa normalmente en siete zonas que no presentan
límites nítidos.
Los diferentes grupos de ondas del espectro...
Características de cada una de esas zonas
Ondas de radio. Son las que tienen la longitud de onda más larga: desde millones de metros hasta unos 30 cm
(frecuencia entre 10² y 109 Hz).Tenemos las ondas largas de radio con longitudes de onda del orden de km; las de
radio AM (centenas de metro), las de FM y televisión (metros) y las de onda corta (centímetros)
Microondas. Comprenden las longitudes de onda que abarcan desde los 30 cm hasta 1 mm (frecuencias entre 10 9 y
3•1011 Hz). El rango de frecuencias de los microondas coincide con las frecuencias de resonancia de vibración de las
moléculas del agua, lo que ha popularizado su empleo en las cocinas (horno microondas) para la cocción de los
alimentos ,que tienen un alto contenido en agua. También se utilizan en las comunicaciones con vehículos
espaciales , debido a su facilidad para penetrar en la atmósfera.
Infrarrojo (IR) Sus longitudes de onda van desde 1 mm hasta los 10-6 m aproximadamente. (frecuencias entre
3•1011 y 3•1014 Hz). Son emitidas por los cuerpos calientes como las brasas de una chimenea. La mitad de la energía
irradiada por el Sol son rayos infrarrojos.
VISIBLE ES la que nuestros ojos es capaz de captar. Es lo que vulgarmente conocemos como luz. Es la región más
estrecha del espectro, abarca sólo las longitudes de onda comprendidas entre 10-6 m y 390 nm (frecuencias entre
3•1014 y 73•1014 Hz). Se subdivide en los colores del arco iris:
Rojo 620 a 1000 nm
Naranja 590 a 620 nm
Amarillo 550 a 590 nm
Verde 490 a 550 nm
Azul 430 a 490 nm
Violeta 390 a 430 nm
Ultravioleta: Son radiaciones que se encuentran más allá del violeta. Sus longitudes de onda abarcan desde 390 nm
hasta 1nm (frecuencias entre 7•1014 y 3•1017 Hz). Su energía es suficiente para romper enlaces químicos o producir
ionizaciones. Es el responsable del tono moreno de nuestra piel al tomar el Sol. Fueron descubiertos por Johann
Ritter en 1881.
La capa de ozono
La delgada capa de ozono atmosférico absorbe gran parte de la radiación ultravioleta que llega a la Tierra y que, de
otra manera, sería letal.
De ahí la importancia de preservar esta capa, que, como ya denunciaron en 1970 los investigadores Rowland y
Molina, es atacada por por la emisión desde tierra de los llamados CFC, componentes clorofluorcarbonados
procedentes de los aerosoles, circuitos de refrigeración, etc.
No obstante, esta denuncia no se tomó en consideración hasta que las mediciones que se llevaron a cabo a finales
de los años ochenta demostraron la existencia de un "agujero" en la capa de ozono situado sobre la Antártida.
Figura 10.12: La capa de ozono absorbe gran parte de la radiación ultravioleta. Su destrucción supondría la llegada
de dosis letales a la superficie del planeta.
La región ultravioleta del espectro solar se divide en tres partes: UV-A, que abarca el rango de 320 nm a 390 nm;
UV-B, que va de 280 nm a 320 nm, y la denominada UV-C, que corresponde a las longitudes de onda inferiores a 280
nm. La intensidad de radiación UV-C que llega a la superficie de la Tierra es prácticamente nula, pues por fortuna es
absorbida por la capa de ozono. La radiación UV-B, por su parte, es también absorbida parcialmente por dicha capa,
de modo que la intensidad que llega a la superficie de nuestro planeta es compatible con el desarrollo de la vida. Sin
embargo, una reducción del espesor de la capa de ozono supone un aumento exponencial de la intensidad de la
componente B de la radiación UV. De este modo, las dosis de radiación UV-B podrían llegar a ser dañinas para los
seres vivos. En el caso del ser humano, una dosis elevada de UV-B podría afectar al sistema inmunológico, así como
a la piel y a los ojos, donde puede incluso ocasionar cáncer y ceguera, respectivamente. Pero los efectos
perjudiciales del exceso de esta radiación UV-B no se limitan al hombre, también pueden llegar a impedir el
crecimiento de las plantas o producir daños en el plancton marino, lo que podría dar lugar a un desequilibrio
ecológico importante.
Muy distinta es la incidencia de los rayos UV-A, beneficiosa para la vida en el planeta. Entre sus virtudes, figura la de
ser un catalizador de vitaminas y la de contribuir a la fijación del calcio en los huesos, de ahí la importancia de tomar
sol, siempre que sea de forma moderada y con niveles adecuados de radiación UV-B.
Rayos X: Tienen longitudes de onda comprendidas entre 1 nm y 10-11 m (frecuencias entre 3.1017 y 3.1019 Hz). El
tamaño de estas longitudes de onda es equiparable al de los átomos y a las distancias interatómicas en los sólidos.
Son útiles en cristalografía para determinar las disposiciones atómicas en un cristal por el método de difracción de
rayos X y también en medicina, en las radiografías. Tienen mucha energía y son peligrosos por lo que las dosis de las
radiografías se miden cuidadosamente.
Rayos Gamma: Sus longitudes de onda van desde los 10-11 m , hasta valores infinitesimales (frecuencias superiores
a 3.1019 Hz). Su frecuencia es elevadísima así como su energía. Son muy peligrosos para cualquier forma de vida. Se
ha encontrado utilidad en radioterapia para combatir células cancerosas. Las pequeñas longitudes de onda hacen
que la naturaleza corpuscular prevalezca sobre la ondulatoria. Se producen en las reacciones nucleares y sólo son
absorbidos por el plomo o el hormigón a partir de cierto grosor.
Autor: Leandro Bautista.
Fuente: http://www.freewebs.com/fisicamontpe/