¡BIENVENIDOS!
NOVIEMBRE 22 DE 2014
Hola mis queridos estudiantes del grado séptimo, hemos culminado un año escolar con buenas noticias para la gran mayoría por no decir todos. Felicito a todo el grado por el desempeño obtenido y sé que el próximo año será mejor porque todos tienen la capacidad de estar al mejor de los niveles en las diferentes áreas. No tuve la oportunidad de brindarles un caluroso abrazo a cada uno de ustedes, pero cuando volvamos a encontrarnos lo haré.
Felices vacaciones a aquellos que hicieron la tarea en todo el año y hoy estan en el grado octavo.
EL PRÓXIMO LUNES NO ASISTIRÁN AL COLEGIO:
- Ana María Bolaños Semanate
- Andrés fernando campo Timaná
- Edgar David Ruiz Quilindo
- Emanuel Andrés Ocampo Parra
- Hellen Valentina Martinez bastidas
- Isabella Otero Marín
- Isabella Velasco Caicedo
- Jhoan Fabian Cajiao Alvarez
- Juan José Viáfara Mina
- Karen Melissa Molina Ussa
- Laura Isabel Paz Saenz
- Lizbeth Tatiana Vidal Benavidez
- Luisa Fernanda Valenzuela Mira
- Sergio Stiven Gonzalez Martinez
- Valentina Gomez Guevara
- Zharick Nicole Mosquera Tumiñá
NOVIEMBRE 02 DE 2014
LOS VOLCANES
Una de las manifestaciones más espectaculares de la actividad geológica de la Tierra son, sin duda, los volcanes. Los hay de diferentes tipos, según la manera en que sale la lava, y se encuentran distribuidos por regiones concretas del planeta mientras que, en otras, no hay.
Los volcanes son también los únicos lugares donde podemos entrar en contacto con los materiales del interior de la corteza o del manto, por lo que suscitan un gran interes para las ciencias.
Erupciones volcánicas
Un volcán es una fisura de la corteza terrestre sobre la cual se acumula un cono de materia fundida y sólida que es lanzada a través de la chimenea desde el interior de la Tierra. En la cima de este cono hay una formación cóncava llamada cráter. Cuando se produce actividad en un volcán se dice que está en erupción.
Los volcanes son por lo general estructuras compuestas de material fragmentado y corrientes de lava. A través de la chimenea sale la lava que escurre por las laderas del cono, que se va formando por sucesivas capas solidificadas, todas inclinadas hacia el exterior de la chimenea.
El material rocoso expulsado se encuentra entre 4 a 200 kilómetros de profundidad, donde pueden alcanzar temperaturas superiores a los 1000°C. Habitualmente la lava recién emitida bordea temperaturas entre 700 °C y 1200 °C, dependiendo de su composición química.
Las rocas que se forman a partir del enfriamiento del magma se llaman rocas ígneas. Si el enfriamiento tuvo lugar en el interior de la tierra, y las rocas fundidas no llegaron a emerger a la superficie, se llaman rocas ígneas intrusivas. Cuando la roca se ha formado a partir del enfriamiento de lava en la superficie, se denomina roca ígnea extrusiva. También existen rocas ígneas enfriadas a gran profundidad que se llamas plutónicas.
Magma y lava
El magma, masa espesa y viscosa, es la roca fundida que se encuentra en la parte interna del volcán sometida a grandes presiones, y está constituido por gases que se encuentran disueltos, pero en el momento de llegar a la superficie, la presión disminuye, lo que provoca su liberación explosiva y espontánea. El material fundido que se arroja fuera del volcán contiene menos gases y, para diferenciarlo del magma, se le llama lava.
La lava en una erupción está cargada de vapor y de gases como el dióxido de carbono, el hidrógeno, el monóxido de carbono y el dióxido de azufre. Estos gases al salir violentamente ascienden a la atmósfera formando una nube turbia que descarga, a veces, copiosas lluvias.
Los fragmentos de lava se clasifican en bombas, brasas y cenizas, que son arrojadas fuera del volcán y dispersadas por todas partes. Algunas partículas, grandes, vuelven a caer dentro del cráter. La velocidad de la lava depende en gran parte de la pendiente de la ladera del volcán.
Muchos volcanes nacen en el fondo marino, como lo hicieron los famosos Etna y Vesubio, las islas de Hawai y otras muchas islas volcánicas del Océano Pacífico.
Enormes cuencas, muy parecidas a los cráteres, reciben el nombre de calderas y están ubicadas en la cumbre de volcanes extintos o inactivos y son ocupadas por profundos lagos. Algunas calderas se formaron después de explosiones cataclísmicas que destruyeron completamente el volcán, o cuando, después de sucesivas erupciones, el cono vacio no soporta el peso de las paredes y se hunde.
TIPOS DE VOLCANES
La lava no sale siempre al exterior de la misma forma. A veces lo hace de forma violenta, con grandes explosiones y enormes masas de gases, humo, cenizas y rocas incandescentes que se pueden proyectar a varios kilómetros de altura. Otras veces se derrama con suavidad, como cuando hierve la leche en el cazo y no apagamos el fuego a tiempo.
Se han clasificado los volcanes en cuatro grandes grupos o tipos: hawaiano, estromboliano, vulcaniano y peleano, aunque los hay que no encajan exactamente en ninguno de ellos.
Los cuatro tipos comunes
Dependiendo de la temperatura de los magmas, de la cantidad de productos volátiles que acompañan a las lavas y de su fluidez o viscosidad, los tipos de erupciones pueden ser:
Hawaiano, de lavas muy fluidas y sin desprendimientos gaseosos explosivos. La lava se desborda cuando rebasa el cráter y se desliza con facilidad, formando verdaderas corrientes a grandes distancias.
Estromboliano. La lava es fluida, con desprendimientos gaseosos abundantes y violentos. Debido a que los gases pueden desprenderse con facilidad, no se producen pulverizaciones o cenizas. Cuando la lava rebosa por los bordes del cráter, desciende por sus laderas y barrancos, pero no alcanza tanta extensión como en las erupciones de tipo hawaiano.
Vulcaniano, tipo de volcán se desprende grandes cantidades de gases de un magma poco fluido que se consolida con rapidez. Las explosiones son muy fuertes y pulverizan la lava, produciendo gran cantidad de cenizas que son lanzadas al aire acompañadas de otros materiales. Cuando la lava sale al exterior se consolida rápidamente, pero los gases que se desprenden rompen y resquebrajan su superficie, que por ello resulta áspera e irregular.
Peleano. Entre los volcanes de las Antillas es célebre el de la Montaña Pelada de la isla Martinica por su erupción de 1902, que ocasionó la destrucción de su capital, San Pedro. Su lava es extremadamente viscosa y se consolida con gran rapidez, llegando a tapar por completo el cráter. La enorme presión de los gases, que no encuentran salida, levanta este tapón que se eleva formando una gran aguja.
Erupciones especiales
No todas las erupciones volcánicas encajan en uno de los cuatro tipos comunes. Algunas merecen especial atención.
La explosión volcánica más formidable de las conocidas hasta la fecha fue la del volcán Krakatoa. Originó una tremenda explosión y enormes maremotos. Se cree que este tipo de erupciones son debidas a la entrada en contacto de la lava ascendente con el agua o con rocas mojadas, por ello se denominan erupciones freáticas.
Por otra parte, en los fondos oceánicos se producen erupciones volcánicas cuyas lavas, si llegan a la superficie, pueden formar islas volcánicas. Éstas suelen ser de corta duración en la mayoría de los casos, debido al equilibrio isostático de las lavas al enfriarse y por la erosión marina. Algunas islas actuales como las Cícladas (Grecia), tienen este origen.
Hay volcanes que ocasionan gran número de víctimas, debido a que sus cráteres están ocupados por lagos o cubiertos de nieve. Al recobrar su actividad, el agua mezclada con cenizas y otros restos, es lanzada formando torrentes y avalanchas de barro, que destruyen, todo lo que encuentran a su paso.
Un ejemplo actual fue la erupción del Nevado de Ruiz (Colombia) en 1985. La cumbre estaba recubierta por un casquete de hielo y, al ascender la lava, se recalentaron las capas, formando unas coladas de barro que invadieron el valle del río Lagunilla y sepultaron la ciudad de Armero.
Por último, las erupciones fisurales son las que se originan a lo largo de una dislocación de la corteza terrestre, que puede tener varios kilómetros. Las lavas que fluyen a lo largo de la rotura son fluidas y recorren grandes extensiones, formando amplias mesetas o traps, con un kilómetro o más de espesor y miles de kilómetros cuadrados de superficie. Un buen ejemplo de vulcanismo fisural es la meseta del Deccan (India).
OCTUBRE 26 DE 2014
Las rocas y sus procesos de formación
Palabras clave: minerales, rocas, ígneas, metamórficas, sedimentarias, magma, lava, litificación, fósiles, recristalización, presión, temperatura
La Tierra es un planeta rocoso: la mayor parte de su masa se encuentra en forma de rocas. El hombre ha estado en contacto con ellas desde siempre; hace milenios se conocen rocas como el mármol, el granito o las calizas, pero existe poco conocimiento general sobre su formación.
Las rocas son agregados de minerales sólidos de origen natural, cuyos componentes son definidos y se encuentran ordenados en su interior formando cristales.
Los minerales y, por lo tanto, las rocas, tienen un origen muy diverso. Según este parámetro, existen tres categorías, cuyos procesos de formación son bien distintivos: las rocas pueden ser ígneas, sedimentarias o metamórficas.
Las rocas ígneas (del latín ignius, “fuego”) se originan a partir de un líquido compuesto principalmente por roca fundida, gases disueltos y cristales en suspensión, al que llamamos magma. Los magmas, a su vez, provienen de zonas profundas de la Tierra, donde las rocas calientes, pero sólidas del manto terrestre pueden derretirse parcialmente. El magma se abre camino hacia arriba, dado que es más liviano que las rocas que lo rodean, y es muy rico en elementos pesados, que abundan en las capas más internas de la Tierra. Así, a medida que asciende por la corteza, se va enfriando dando origen a cristales los que al ser más pesados que la parte líquida, se depositan al fondo. De esta forma, el líquido restante se hace cada vez más liviano y puede seguir subiendo.
Debido a este proceso, la composición del magma cambia y se pueden ir generando diferentes minerales, dependiendo de la temperatura y de la profundidad a la que este se encuentre. Las rocas ígneas poseen componentes más pesados y suelen ser de color oscuro, mientras que aquellas que poseen minerales más livianos, como el cuarzo, suelen ser claras.
Figura 1. Representación del ciclo de las rocas.
El curso que sigue el magma también permite clasificar las rocas. Cuando este se abre paso a través de algún cuerpo de roca da origen a rocas intrusivas, mientras que aquel que sale y se enfría en la superficie produce rocas extrusivas. Para que se forme una roca intrusiva, una posibilidad es que el magma se estacione en algún lugar profundo de la corteza y se enfríe allí lentamente, lo que facilitará la formación de cristales grandes, pues estos tendrán tiempo de crecer y solidificarse completamente, formando una roca plutónica. Otra posibilidad es que el magma siga ascendiendo, colándose entre las fracturas de las rocas más superficiales, donde el contacto con estas hace que el enfriamiento sea algo más rápido.
Por su parte, las rocas extrusivas son las que se forman debido a las erupciones volcánicas. Cuando el magma asciende y se estaciona en la corteza, eventualmente puede salir a la superficie durante una erupción debido al aumento de la presión dentro la cámara que lo alberga. En estos eventos, se generan rocas a partir de lava –nombre que recibe el magma al salir a la superficie–una vez que esta ha perdido parte de sus gases. La lava que emana de un cráter puede fluir, enfriándose rápidamente al exponerse a la temperatura ambiente formando una roca volcánica, compuesta de cristales muy pequeños y de vidrio; o bien puede ser expulsada violentamente hacia el aire en columnas que se elevan a veces kilómetros hacia arriba, donde se enfrían extremadamente rápido y se llenan de burbujas. Estas se encuentran compuestas principalmente por vidrio y reciben el nombre de rocas piroclásticas, un ejemplo es la famosa piedra pómez.
Otro tipo de roca lo constituyen las rocas sedimentarias. Estas están constituidas por fragmentos de cualquier otra roca que se encuentre en la superficie terrestre, ya sea ígnea, sedimentaria o metamórfica, y que por efecto del agua, el viento o el hielo, entre otros factores, ha sido partida, molida, desintegrada o disuelta, para ser luego transportada por estos agentes.
Esta acumulación de fragmentos de roca que puede tener tamaños muy variados, recibe el nombre de sedimento. Los sedimentos pueden depositarse y con el paso del tiempo ser compactados y pegados por una especie de cemento formado por algún mineral que se cristalice entre los granos, originando una roca sedimentaria clástica. Los sedimentos también pueden ser solo una precipitación de material disuelto en agua, tal como ocurre cuando se tiene agua con mucha sal y esta se deposita en el fondo. Si el agua finalmente se evapora, se obtendrá un agregado de cristales unidos entre sí, que dará origen a una roca sedimentaria química.
Las rocas sedimentarias muchas veces pueden albergar fósiles, restos de organismos del pasado que permiten conocer la historia y evolución de la vida y los ambientes de la Tierra.
Por último, existen las rocas metamórficas (del griego meta, “cambio”, y morph, “forma”), las cuales se forman cuando una roca de cualquier tipo es sometida a altas presiones y/o temperaturas. Las rocas metamórficas son las más complejas de todas, ya que cualquier roca puede ser sometida a este proceso, por ende sus procesos de generación pueden ser muy variados. Estas pueden formarse cuando las rocas se entierran bajo la superficie, sufriendo gran presión debido al peso de las rocas sobre ellas, y temperaturas más calientes a medida que se ubican a mayor profundidad; pueden originarse cuando un magma que llega calienta la roca, o incluso debido al impacto de un meteorito. De todos modos, algo que todas tienen en común es que sus componentes cambian. Se generan nuevos minerales y los que existían pueden desaparecer o recristalizarse, es decir, cambiar de forma, de tamaño, de orientación o de posición, dependiendo de las condiciones a las que se someta la roca y de cómo era esta originalmente. Incluso, cuando el metamorfismo alcanza niveles muy altos, la roca puede ser fundida y dar origen a magma, volviendo a comenzar el ciclo.
Las rocas pueden ser tan variadas como podamos imaginar y el ciclo que lleva a su formación ha estado repitiéndose por millones de años, del cual solo podemos observar sus productos: las rocas que existen hoy. La máquina de crear rocas que es la Tierra seguirá funcionando, y quizás los geólogos del futuro intentarán descifrar cómo se formaron aquellas que verán mañana, mientras el proceso se siga repitiendo bajo sus pies
Lee atentamente lo siguiente y toma apuntes para que participes en clase.
Estructura interna de la tierra
El planeta Tierra está constituido en gran parte por material rocoso y esto lo hace entrar dentro de la clasificación de planetas terrestres. Asimismo podemos decir que la Tierra está separada internamente por diferentes capas de este material rocoso. Principalmente existen 3 capas diferentes: corteza, manto y núcleo..
Capas de la Tierra
La Tierra cuenta con diferentes delimitaciones y la que sirve para explicar su estructura interna es la geosfera. La geosfera es la parte del planeta Tierra formada por material rocoso, así se diferencia de otras capas como la atmósfera y la hidrosfera..
Corteza
La corteza es la capa superior rocosa que recubre el planeta. Esta capa puede alcanzar diferentes espesores dependiendo la zona que se analice. Por ejemplo si nos ubicamos en el lecho marino podemos encontrar cortezas tan finas como 3 kilómetros, y si nos dirigimos a sectores más rocosos y montañosos de la tierra como la cordillera de los Andes podemos encontrar una corteza con un espesor superior a los 60 kilómetros..
Los sectores de la corteza ubicados bajo el manto oceánico cuentan con una composición de rocas máficas (silicatos de hierro y magnesio). Por otra parte la masa continental perteneciente a la corteza de la Tierra está compuesta por rocas félsicas (silicatos de sodio, potasio y aluminio)..
La separación entre la corteza y la siguiente capa de la tierra (el manto) se reconoce por sus componentes diferentes y por una diferencia en la velocidad sísmica dentro de los mismos..
Manto
El manto tiene como principal característica ser la capa más gruesa del planeta Tierra. Se extiende hasta 2890 kilómetros en dirección al núcleo. El manto se compone a base de rocas silíceas superior en cuanto a hierro y magnesio en relación a la corteza. El manto ocupa aproximadamente el 85% del volumen terrestre..
Gran parte de los movimientos sísmicos que presenciamos en la corteza terrestre tienen su origen en el manto. La capa superior del manto cuenta con mucho más movimiento que la inferior pero esto depende de algunas condiciones químicas dentro de la misma..
Núcleo
El núcleo es la capa más interna de la Tierra. Está dividido en dos partes: el núcleo interno y el núcleo externo. Estas dos capas cuentan con una composición diferente y por esta razón se cuentan como separadas..
El núcleo interno tiene un radio de 1220 kilómetros y se cree que es de contenido sólido. Sin embargo, la capa que abraza a esta capa última, el núcleo externo, tiene una composición semi sólida que llega hasta los 3400 kilómetros de radio..
Esta capa de la Tierra por razones obvias nunca ha sido explorada, así que no existe una convención aceptada sobre el contenido exacto de la misma: Sin embargo, muchas teorías especulan sobre que en su interior se albergan materiales como el hierro y el níquel (capa exterior) y tal vez oro, mercurio y uranio sumados a los dos componentes anteriores..
La Tierra no es más que un pequeño e insignificante punto en el Universo, y a pesar de que su función en el todo es desestimable, para nosotros, habitantes de este planeta, es crucial comprender su origen y desarrollo. No podemos explicar la formación de la Tierra desde un punto de vista filosófico o metafísico, pero sí desde un punto de vista científico. .
Para explicar cómo se formó la Tierra es necesario situarnos hace 4.500 millones de años, en un momento en el que el Sistema Solar estaba en formación. Obviamente, no podemos disociar la Tierra del Sol y el resto de planetas del sistema, pues su origen está estrechamente relacionado, tal como sus movimientos en el día de hoy. .
Hace unos 4.500 millones de años el Sistema Solar estaba en formación, y era una nebulosa de polvo y gases que se había condensado en una parte de la Vía Láctea. Parte de esta masa se convirtió en una esfera incandescente que fue el Sol, y otras masas se formaron a su alrededor y comenzaron a orbitar alrededor de él: los planetas. Entre ellos, por supuesto, encontramos la Tierra .
En su origen la Tierra era simplemente una masa incandescente como el Sol, pero con el correr del tiempo su exterior se fue solidificando poco a poco, hasta dar lugar a la corteza terrestre tal como la conocemos hoy: el suelo sobre el que estás parado. .
En el proceso de formación de la Tierra, los volcanes jugaron un papel central, y con sus erupciones hacían que las masas de lava aumentaran el espesor de la corteza, y a la vez generaban muchísimos gases. Estos gases se depositaron alrededor de la corteza terrestre, y dieron forma a lo que se conoce como Atmósfera.
Esta atmósfera no es la que conocemos hoy, pero fue la responsable de permitir la formación de agua en estado líquido, y con el correr del tiempo evolucionó hasta conformar la atmósfera actual. Esta permitió la formación de vida, y aún hoy nos protege de impactos de meteoritos, los vientos solares y nos permite conservar la temperatura y características climáticas de nuestro planeta..
SEPTIEMBRE 28 DE 2014
Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío. A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante. El sonido es un tipo de onda que se propaga únicamente en presencia de un medio que haga de soporte de la perturbación. Los conceptos generales sobre ondas sirven para describir el sonido, pero, inversamente, los fenómenos sonoros permiten comprender mejor algunas de las características del comportamiento ondulatorio.
Los jugadores de dominó, como distracción complementaria, colocan las fichas del juego en posición vertical, una al lado de otra, a una distancia inferior a la longitud de las fichas formando una hilera. Cuando se le da un impulso a la ficha situada en uno de los extremos se inicia una acción en cadena; cada ficha transmite a su vecina el impulso recibido, el cual se propaga desde un extremo a otro a lo largo de toda la hilera. En términos físicos podría decirse que una onda se ha propagado a través de las fichas de dominó. La idea de onda corresponde en la física a la de una perturbación local de cualquier naturaleza que avanza o se propaga a través de un medio material o incluso en el vacío.
Algunas clases de ondas precisan para propagarse de la existencia de un medio material que, al igual que las fichas de dominó, haga el papel de soporte de la perturbación; se denominan genéricamente ondas mecánicas. El sonido, las ondas que se forman en la superficie del agua, las ondas en muelles o en cuerdas, son algunos ejemplos de ondas mecánicas y corresponden a compresiones, deformaciones y, en general, a perturbaciones del medio que se propagan a través suyo. Sin embargo, existen ondas que pueden propasarse aun en ausencia de medio material, es decir, en el vacío. Son las ondas electromagnéticas o campos electromagnéticos viajeros; a esta segunda categoría pertenecen las ondas luminosas.
Independientemente de esta diferenciación, existen ciertas características que son comunes a todas las ondas, cualquiera que sea su naturaleza, y que en conjunto definen el llamado comportamiento ondulatorio, esto es, una serie de fenómenos típicos que diferencian dicho comportamiento del comportamiento propio de los corpúsculos o partículas.
Movimiento ondulatorio
Proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico, u oscilación, alrededor de una posición de equilibrio. Puede ser una oscilación de moléculas de aire, como en el caso del sonido que viaja por la atmósfera, de moléculas de agua (como en las olas que se forman en la superficie del mar) o de porciones de una cuerda o un resorte. En todos estos casos, las partículas oscilan en torno a su posición de equilibrio y sólo la energía avanza de forma continua. Estas ondas se denominan mecánicas porque la energía se transmite a través de un medio material, sin ningún movimiento global del propio medio. Las únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación son las ondas electromagnéticas; en ese caso las oscilaciones corresponden a variaciones en la intensidad de campos magnéticos y eléctricos.
Tipos de movimiento ondulatorio
Las ondas son una perturbación periódica del medio en que se mueven. En las ondas longitudinales, el medio se desplaza en la dirección de propagación. Por ejemplo, el aire se comprime y expande (figura 1) en la misma dirección en que avanza el sonido. En las ondas transversales, el medio se desplaza en ángulo recto a la dirección de propagación. Por ejemplo, las ondas en un estanque (figura 2) avanzan horizontalmente, pero el agua se desplaza verticalmente.
Los terremotos generan ondas de los dos tipos, que avanzan a distintas velocidades y con distintas trayectorias. Estas diferencias permiten determinar el epicentro del sismo. Las partículas atómicas y la luz pueden describirse mediante ondas de probabilidad, que en ciertos aspectos se comportan como las ondas de un estanque.
Reflexión de pulsos ondulatorios
Sacudiendo una cuerda rápidamente se genera un pulso ondulatorio que avanza por la cuerda hacia la izquierda (A). Si el extremo de la cuerda puede moverse libremente, el pulso vuelve por la cuerda por el mismo lado (C1). Si la cuerda está atada a la pared, el pulso vuelve por la cuerda por el lado opuesto (C2). Si el extremo está libre, el pulso tendrá el doble de la amplitud original en el punto de reflexión (B1); si el extremo está fijo, la amplitud del pulso en dicho punto será nula (B2).
Oscilación
En física, química e ingeniería, movimiento repetido de un lado a otro en torno a una posición central, o posición de equilibrio. El recorrido que consiste en ir desde una posición extrema a la otra y volver a la primera, pasando dos veces por la posición central, se denomina ciclo. El número de ciclos por segundo, o hercios (Hz), se conoce como frecuencia de la oscilación.
Cuando se pone en movimiento un péndulo o se puntea la cuerda de una guitarra, el péndulo y la cuerda acaban deteniéndose si no actúan sobre ellos otras fuerzas. La fuerza que hace que dejen de oscilar se denomina amortiguadora. Con frecuencia, estas fuerzas son fuerzas de rozamiento, pero en un sistema oscilante pueden existir otras fuerzas amortiguadoras, por ejemplo eléctricas o magnéticas.
Frecuencia natural
Cualquier objeto oscilante tiene una 'frecuencia natural', que es la frecuencia con la que tiende a vibrar si no se le perturba. Por ejemplo, la frecuencia natural de un péndulo de 1 m de longitud es de 0,5 Hz, lo que significa que el péndulo va y vuelve una vez cada 2 segundos. Si se le da un ligero impulso al péndulo cada 2 segundos, la amplitud de la oscilación aumenta gradualmente hasta hacerse muy grande. El fenómeno por el que una fuerza relativamente pequeña aplicada de forma repetida hace que la amplitud de un sistema oscilante se haga muy grande se denomina resonancia. Muchos problemas graves de vibración en ingeniería son debidos a la resonancia. Por ejemplo, si la frecuencia natural de la carrocería de un automóvil es la misma que el ritmo del motor cuando gira a una velocidad determinada, la carrocería puede empezar a vibrar o a dar fuertes sacudidas. Esta vibración puede evitarse al montar el motor sobre un material amortiguador, por ejemplo hule o goma, para aislarlo de la carrocería.
Flameo
Un tipo peligroso de vibración es la oscilación repentina y violenta conocida como flameo. Este fenómeno se produce sobre todo en las superficies de control de los aviones, pero también ocurre en los cables eléctricos cubiertos de escarcha cuando la velocidad del viento es elevada. Uno de los casos de flameo más espectaculares provocó en 1940 el hundimiento de un puente en Tacoma, Estados Unidos. La causa fue un viento huracanado cuya velocidad potenció la vibración del puente.
En el flameo, la amplitud de vibración de una estructura puede aumentar tan rápidamente como para que ésta se desintegre casi de forma instantánea. Por eso, impedir el flameo es muy importante a la hora de diseñar puentes y aviones. En el caso de los aviones, el análisis de flameo suele complementarse con pruebas realizadas con una maqueta del avión en un túnel aerodinámico.
Sonido
fenómeno físico que estimula el sentido del oído. En los seres humanos, esto ocurre siempre que una vibración con frecuencia comprendida entre unos 15 y 20.000 hercios llega al oído interno. El hercio (Hz) es una unidad de frecuencia que corresponde a un ciclo por segundo. Estas vibraciones llegan al oído interno transmitidas a través del aire, y a veces se restringe el término `sonido' a la transmisión en este medio. Sin embargo, en la física moderna se suele extender el término a vibraciones similares en medios líquidos o sólidos. Los sonidos con frecuencias superiores a unos 20.000 Hz se denominan ultrasonidos.
Características físicas
Cualquier sonido sencillo, como una nota musical, puede describirse en su totalidad especificando tres características de su percepción: el tono, la intensidad y el timbre. Estas características corresponden exactamente a tres características físicas: la frecuencia, la amplitud y la composición armónica o forma de onda. El ruido es un sonido complejo, una mezcla de diferentes frecuencias o notas sin relación armónica.
Las ondas sonoras constituyen un tipo de ondas mecánicas que tienen la virtud de estimular el oído humano y generar la sensación sonora. En el estudio del sonido se deben distinguir los aspectos físicos de los aspectos fisiológicos relacionados con la audición. Desde un punto de vista físico el sonido comparte todas las propiedades características del comportamiento ondulatorio, por lo que puede ser descrito utilizando los conceptos sobre ondas. A su vez el estudio del sonido sirve para mejorar la comprensión de algunos fenómenos típicos de las ondas. Desde un punto de vista fisiológico sólo existe sonido cuando un oído es capaz de percibirlo.
El sonido y su propagación
Las ondas que se propagan a lo largo de un muelle como consecuencia de una compresión longitudinal del mismo constituyen un modelo de ondas mecánicas que se asemeja bastante a la forma en la que el sonido se genera y se propaga. Las ondas sonoras se producen también como consecuencia de una compresión del medio a lo largo de la dirección de propagación. Son, por tanto, ondas longitudinales.
Si un globo se conecta a un pistón capaz de realizar un movimiento alternativo mediante el cual inyecta aire al globo y lo toma de nuevo, aquél sufrirá una secuencia de operaciones de inflado y desinflado, con lo cual la presión del aire contenido dentro del globo aumentará y disminuirá sucesivamente. Esta serie de compresiones y encarecimientos alternativos llevan consigo una aportación de energía, a intervalos, del foco al medio y generan ondas sonoras. La campana de un timbre vibra al ser golpeada por su correspondiente martillo, lo que da lugar a compresiones sucesivas del medio que la rodea, las cuales se propagan en forma de ondas . Un diapasón, la cuerda de una guitarra o la de un violín producen sonido según un mecanismo análogo.
En todo tipo de ondas mecánicas el medio juega un papel esencial en la propagación de la perturbación, hasta el punto de que en ausencia de medio material, la vibración, al no tener por donde propasarse, no da lugar a la formación de la onda correspondiente. La velocidad de propagación del sonido depende de las características del medio. En el caso de medios gaseosos, como el aire, las vibraciones son transmitidas de un punto a otro a través de choques entre las partículas que constituyen el gas, de ahí que cuanto mayor sea la densidad de éste, mayor será la velocidad de la onda sonora correspondiente. En los medios sólidos son las fuerzas que unen entre sí las partículas constitutivas del cuerpo las que se encargan de propagar la perturbación de un punto a otro. Este procedimiento más directo explica que la velocidad del sonido sea mayor en los sólidos que en los gases.
Sonido físico y sensación sonora
No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el oído humano, el cual es sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia está comprendida entre los 20 y los 20 000 Hz. En el aire dichos valores extremos corresponden a longitudes de onda que van desde 16 metros hasta 1,6 centímetros respectivamente. En general se trata de ondas de pequeña amplitud.
Cuando una onda sonora de tales características alcanza la membrana sensible del tímpano, produce en él vibraciones que son transmitidas por la cadena de huesillos hasta la base de otra membrana situada en la llamada ventana oval, ventana localizada en la cóclea o caracol. El hecho de que la ventana oval sea de 20 a 30 veces más pequeña que el tímpano da lugar a una amplificación que llega a aumentar entre 40 y 90 veces la presión de la onda que alcanza al tímpano. Esta onda de presión se propaga dentro del caracol a través de un líquido viscoso hasta alcanzar otra membrana conectada a un sistema de fibras fijas por sus extremos a modo de cuerdas de arpa, cuyas deformaciones elásticas estimulan las terminaciones de los nervios auditivos. Las señales de naturaleza eléctrica generadas de este modo son enviadas al cerebro y se convierten en sensación sonora. Mediante este proceso el sonido físico es convertido en sonido fisiológico.
Tipos de ondas
Las ondas se clasifican según la dirección de los desplazamientos de las partículas en relación a la dirección del movimiento de la propia onda. Si la vibración es paralela a la dirección de propagación de la onda, la onda se denomina longitudinal. Una onda longitudinal siempre es mecánica y se debe a las sucesivas compresiones (estados de máxima densidad y presión) y enrarecimientos (estados de mínima densidad y presión) del medio. Las ondas sonoras son un ejemplo típico de esta forma de movimiento ondulatorio. Otro tipo de onda es la onda transversal, en la que las vibraciones son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Las ondas transversales pueden ser mecánicas, como las ondas que se propagan a lo largo de una cuerda tensa cuando se produce una perturbación en uno de sus extremos, o electromagnéticas, como la luz, los rayos X o las ondas de radio. En esos casos, las direcciones de los campos eléctrico y magnético son perpendiculares a la dirección de propagación. Algunos movimientos ondulatorios mecánicos, como las olas superficiales de los líquidos, son combinaciones de movimientos longitudinales y transversales, con lo que las partículas de líquido se mueven de forma circular.
En una onda transversal, la longitud de onda es la distancia entre dos crestas o valles sucesivos. En una onda longitudinal, corresponde a la distancia entre dos compresiones o entre dos enrarecimientos sucesivos. La frecuencia de una onda es el número de vibraciones por segundo. La velocidad de propagación de la onda es igual a su longitud de onda multiplicada por su frecuencia. En el caso de una onda mecánica, su amplitud es el máximo desplazamiento de las partículas que vibran. En una onda electromagnética, su amplitud es la intensidad máxima del campo eléctrico o del campo magnético.
En relación con su ámbito de propagación las ondas pueden clasificarse en:
Monodimensionales: Son aquellas que, como las ondas en los muelles o en las cuerdas, se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio.
Bidimensionales: Se propagan en cualquiera de las direcciones de un plano de una superficie. Se denominan también ondas superficiales y a este grupo pertenecen las ondas que se producen en la superficie de un lago cuando se deja caer una piedra sobre él.
Atendiendo a la periodicidad de la perturbación local que las origina, las ondas se clasifican en:
Periódicas: Corresponden a la propagación de perturbaciones de características periódicas, como vibraciones u oscilaciones que suponen variaciones repetitivas de alguna propiedad. Así, en una cuerda unida por uno de sus extremos a un vibrador se propagará una onda periódica.
No periódicas: La perturbación que las origina se da aisladamente y en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas, como en el caso de las fichas de dominó, se denominan también pulsos.
Según que la dirección de propagación coincida o no con la dirección en la que se produce la perturbación, las ondas pueden ser:
Longitudinales: El movimiento local del medio alcanzado por la perturbación se efectúa en la dirección de avance de la onda. Un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.
Transversales: La perturbación del medio se lleva a cabo en dirección perpendicular a la de propagación. En las ondas producidas en la superficie del agua las partículas vibran de arriba a abajo y viceversa, mientras que el movimiento ondulatorio progresa en el plano perpendicular. Lo mismo sucede en el caso de una cuerda; cada punto vibra en vertical, pero la perturbación avanza según la dirección de la línea horizontal. Ambas son ondas transversales.
SEPTIEMBRE 15 DE 2014
LABORATORIO: PERTURBEMOS SISTEMAS Y FORMEMOS ONDAS. (SEPT 21/14)
MATERIAL.
-Cubeta de ondas o platón.
-Linterna, corchos, cuerda de 2 a 4 metros.
PROCEDIMIENTO:
Utilicemos agua en reposo en un platón. Ilumine el agua del platón con luz fuerte si es posible, y espere que el agua esté completamente en reposo.
a. Toque ligeramente la superficie del agua en el centro del platón con la punta de un lápiz.
- ¿Qué observa?
- ¿En que dirección se desplazan las ondas?
b. Estando en reposo el agua del platón, toque la superficie del agua en dos partes simultáneamente. Describa el fenómeno que ocurre.
- ¿Es diferente al fenómeno anterior? ¿Es igual? ¿Por qué?
- ¿En que dirección se mueven los pedazos de papel o de corcho? ¿Hacia los bordes del platón? ¿Para arriba y hacia abajo?
- ¿Es el movimiento similar al que se produce cuando se mueve arriba y abajo una cuerda o un lazo? ¡Ensaye! Haga comparaciones. Dibuje las perturbaciones que se producen en cada caso.
- ¿Se transporta algo de la cuerda de un punto a otro?
- ¿En qué dirección se transporta la perturbación? ¿En todas las direcciones? ¿Por qué?
- ¿Hay arrastre de los trozos de papel hacia los bordes?
- ¿Qué puede concluir de sus observaciones?
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