Lectura 10: Clases de ondas

Las ondas se clasifican en mecánicas y electromagnéticas de acuerdo con el medio en que se propagan; y en longitudinales y transversales según la relación entre las direcciones de desplazamiento de la perturbación y de la onda.

Ondas mecánicas son aquellas que requieren un medio físico (sólido, líquido o gaseoso) para desplazarse. El sonido es el mejor ejemplo de una onda mecánica. El sonido no se propaga en el vacío.

Las ondas electromagnéticas constituyen el llamado espectro electromagnético, son todas del mismo tipo y se propagan en el vacío con la misma velocidad, difiriendo solo en el valor de su frecuencia y en la forma de producirse. En general, las ondas electromagnéticas se originan en cargas eléctricas aceleradas y según el valor de su frecuencia reciben nombres diferentes:

• Las ondas de radio se usan en estaciones de radio y son emitidas por electrones acelerados en las antenas de la emisora.
• Las microondas se usan para transmitir señales de televisión y conversaciones telefónicas directamente o vía satélite.
• Los rayos infra-rojos son emitidos en gran cantidad por cuerpos calientes, razón por la cual se les denomina calor radiante. La luz visible es la parte del espectro electromagnético que percibimos a través de la visión y es responsable de la percepción de los colores y las imágenes.
• La radiación ultra-violeta es emitida por el sol y por átomos excitados en lámparas de hidrógeno o de vapor de mercurio. Estas ondas pueden dañar las células como las de la piel y los ojos humanos, son responsables de cataratas y ciertos tipos de cáncer. No obstante, los rayos ultravioleta son fundamentales para la vida en la tierra, puesto que son necesarios para el mantenimiento de la capa de ozono. A nivel técnico, se usa radiación ultravioleta como catalizador en procesos de química orgánica.
• Los rayos X se producen en pequeños aceleradores de electrones. Tienen aplicaciones en medicina, como instrumento de diagnóstico, por que permiten explorar el interior del organismo (radiografías), y como instrumento terapéutico, porque permiten atacar células cancerígenas (radio-terapia); también se utilizan en otros campos de la ciencia, como la mineralogía, paleontología y la química entre otras.
• Los rayos gamma (γ) son emitidos por núcleos de elementos radiactivos por desintegración natural o artificial; pueden producir daños irreparables a las células y son utilizados para investigar acerca de la estructura de los átomos, principalmente a nivel nuclear.

Tabla 1: Influencia del medio en la velocidad de propagación de una onda.

Cuando una onda, mecánica o electromagnética, se propaga en un medio físico, su velocidad se ve afectada por la densidad y la temperatura del medio. Las ondas mecánicas aumentan su velocidad al aumentar la densidad del medio, en tanto que las ondas electromagnéticas disminuyen su velocidad al aumentar la densidad del medio. La siguiente tabla muestra 2 ejemplos de este fenómeno: onda velocidad Sonido En el aire: 340 m/seg En el agua: 1450 m/seg En el hierro: 5130 m/seg luz En el aire: 300000 Km/seg En el agua: 225000 Km/seg En el diamante: 124000 Km/seg

Una onda longitudinal es aquella en la que las partículas del medio vibran en la misma dirección de la onda. La vibración de las partículas, produce regiones de compresión y rarificación como en el caso de las ondas sonoras. Las ondas audibles tienen frecuencias ente 20Hz y 20000Hz; Las ondas superiores a 20000Hz (20KHz) se denominan ultrasonidos y las inferiores a 20Hz son infrasonidos

En las ondas transversales, las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de la onda. Las ondas electromagnéticas son ondas transversales.

Taller de lectura 10:

1. Escriba la definición de ondas mecánicas; ondas electromagnéticas; ondas longitudinales y ondas transversales.
   
2. ¿en qué se parecen las ondas electromagnéticas entre si y en qué se diferencian?
   
3. Copie la tabla 1, titulada: “Influencia del medio en la velocidad de propagación de una onda”
   
4. ¿Para qué se usan las ondas de radio y las microondas?
   
5. ¿Qué objetos emiten rayos infra rojos y qué otro nombre reciba dicha radiación?
   
6. ¿Qué es la luz visible y de qué es responsable?
   
7. ¿Qué objetos emiten radiación ultravioleta?
   
8. ¿Qué efectos tiene la radiación ultravioleta sobre el cuerpo?
   
9. ¿Por qué es importante la radiación ultravioleta para la tierra?
   
10. ¿En qué se usa a nivel técnico la radiación ultravioleta?
    
11. ¿Dónde se producen los rayos X y cuáles son sus aplicaciones en medicina?
    
12. ¿Qué objetos emiten rayos gamma, qué efecto tienen sobre las células y en qué se utilizan estos rayos?
    
13. Copie la tabla 1 titulada “Influencia del medio en la velocidad de propagación de una onda
    
14. Dibuje con su descripción, los esquemas que diferencian las ondas transversales de las longitudinales

Copie las preguntas 15 a 20 y respóndalas marcando con x la respuesta correcta. Responda las preguntas 15 y 16 a partir de la siguiente información: La ecografía es un procedimiento de diagnóstico que utiliza ondas de ultrasonido para producir imágenes de estructuras internas de un cuerpo.

15. De acuerdo con la lectura, en una ecografía se utilizan:
    1. Ondas de radio con frecuencia de 10² Hz
       
    2. Ondas longitudinales con frecuencias superiores a 20000Hz
       
    3. Ondas del espectro infra-rojo con frecuencia de 10¹³ Hz
       
    4. Ondas mecánicas con frecuencias menores a 20Hz
16. La ecografía es una aplicación tecnológica de:
    1. Los rayos ultravioleta
       
    2. La radiación infra-roja
       
    3. Ondas mecánicas
       
    4. Ondas de radio
17. Algunas serpientes, tienen la capacidad de percibir el calor emanado por sus posibles presas a través de células termo-receptoras. Estas células:
    1. Están adaptadas para percibir ondas mecánicas de alta frecuencia
       
    2. Tiene la capacidad de detectar radiación infra-roja
       
    3. Deben hacer parte del aparato óptico del animal.
       
    4. Están en el oído de la serpiente
18. El oido humano percibe:
    1. Ondas mecánicas con frecuencia entre 20Hz y 20000Hz
       
    2. Ondas electromagnéticas con frecuencia entre 20Hz y 20000Hz y ondas mecánicas con frecuencias de 10¹⁴Hz
       
    3. Ondas de radio y ultrasonido
       
    4. Ondas infra-rojas y rayos gamma (γ)
19. De las siguientes propiedades, la que no corresponde a las comunicaciones vía satélite, es:
    1. Las señales viajan a la velocidad de la luz
       
    2. Sus ondas hacen parte del espectro electromagnético
    3. Sus ondas hacen parte del ultrasonido
       
    4. Las señales se generan por electrones acelerados en los emisores.
20. 20000 Hz equivalen a:
    1. 20 kilohertz (KHz)
       
    2. 2 Megahertz (MHz)
       
    3. 2 hertz (Hz)
       
    4. 200 kilohertz (KHz)