Ejercicios de repaso de ondas

Ejercicio 1: una onda sonora tiene una longitud de onda de 0,015 m. Si la velocidad de esta onda sonora es 343m/seg y su amplitud es 2atm. 

A) Dibujar la onda en los diagramas P-t y P-d

Para dibujar el diagrama P-d, necesitamos A=2atm y landa=0,015m

Para dibujar el diagrama P-t, necesitamos A= 2atm y T (v = landa/T) 

T= Landa / v -> 0,015m/343m/seg = o,oooo437 seg

B) ¿Qué tipo de onda es?¿ grave, aguda, audible?

F= 1 /0,0000437sg -> f=22.883,29Hz. 

Por tanto no es audible porque supera los 20.000Hz por tanto es muy agudo 

C) ¿Cuántos segundos tardará en completar 20 ciclos?

D) ¿Y qué distancia habrá recorrido en esos 20 ciclos? 

1ciclo ——— 0,015 m

20ciclos —— x m 

X=(20 x 0,015 ) / 1 =0,3 m 

Ejercicio 2: 

A) ¿Cuál es la distancia que separa el sol del planeta?

V=e/t -> e= v x t = 300000 x 60 = 18000000Km

B) Si la frecuencia de la onda de luz es de 8x10E14 Hz. ¿ Cuántos ciclos se han producido desde el sol hasta el planeta?

T=1/f = 1/8 x 10 E14 = 1,25 x 20 E-15 seg

Si 1 ciclo ——- 1,25 x 10E-15 seg

X ciclos ——— 60 seg 

X = (60 x 1) / 1,25 x E-15 seg = 4,8 x 10E16 ciclos

Ejercicio 3: Tenemos un concierto a 0,5 km de casa del que se oyen mucho los graves (50 Hz). Y estamos a 20ºC. Vsonido= 343 m/sg Hallar

a) Tiempo que tarda en llegar el sonido del altavoz a la casa.

b) Tiempo que tarda en completar un ciclo la onda.

c) Espacio que recorre un ciclo la onda.

d) Número de ciclos entre los altavoces del concierto y nuestra casa

A) T = 1/f = 1/50 = 0,02 sg

B) v = e/t -> t = e/ v = 500/343 = 1,45 sg

C) (v = λ/T) -> λ = v x T = 343 x 0,02 = 6,86 m

D) Si 1 ciclo ------ 0,02 sg

 X ciclos ---- 1,45 sg X = 1,45/0,02 = 72,5 ciclos

Normativa en el diseño

Buenas tardes,

Hoy vamos a hablar de la normativa para los diseñadores.

Primero veamos un vídeo sobre los decibelios en el diseño de interiores:

Como vemos en este vídeo han de cumplirse ciertas medidas que deben ser reflejadas en la memoria técnica por el diseñador, en este caso de interiores. Pero los diseñadores de producto, también tienen que cumplir normativas según el producto diseñado. Por ejemplo si es una lata para albergar alimentos, el material por ley no puede ser reactivo y debe quedar registrado en la memoria técnica. Los diseñadores gráficos deben usar pinturas no tóxicas para los cuentos de los niños. Los diseñadores de moda deben cumplir estrictamente con las normas de etiquetado, etc.

Cumplir con la normativa y reflejarlo en la memoria técnica, es quizás la labor menos creativa y pesada para los diseñadores, pero muy necesaria, porque de no cumplir con la normativa podemos tener graves problemas judiciales, e incluso económicos: retirada de productos, denuncias por incumplimiento de contrato o por problemas de salud, etc.

El decibelio: la medida del sonido

 Hola a todos,

En la entrada de hoy vamos a ver la unidad con la que se mide el sonido: El decibelio (dB). No es una unidad sencilla, puesto que su escala es logarítmica (Pulsa para saber más sobre decibelios y logaritmos).

Para entenderlo de forma sencilla, el término decibelio (dB) se utiliza en todo el mundo para medir el nivel de sonido, para comprenderlo sin explicar el término matemático del logaritmo, podemos decir que cuando se duplica la presión de un sonido, corresponde un aumento de 6 dB.

Para poder entender mejor los valores prácticos del decibelio, voy a mostraros la siguiente tabla:

Nivel de intensidad del sonido.​

200 dB	Bomba atómica similar a la de Hiroshima y Nagasaki
180 dB	Explosión del Volcán Krakatoa (a 160 km de distancia). Cohete en despegue
142,2 dB	Récord Guiness de ruido en un estadio9​
140 dB	Umbral del dolor. Coche de Fórmula 1
130 dB	Avión en despegue
120 dB	Motor de avión en marcha. Pirotecnia
110 dB	Concierto. Acto cívico
100 dB	Perforadora eléctrica
90 dB	Tráfico
80 dB	Tren
70 dB	Aspiradora
50/60 dB	Aglomeración de gente / Lavavajillas antiguo
40 dB	Conversación
20 dB	Biblioteca
10 dB	Respiración tranquila
0 dB	Umbral de audición

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Decibelio

Existen legislaciones relativas al nivel de ruido admisible en distintos horarios con el fin de ser respetuoso con el descanso de las personas. La normativa (decibelios máximos) varía según los países y la cultura.

Para la medida de los decibelios necesitamos un sonómetro:

Ejercicios prácticos de ondas de luz y de sonido

Muy buenas, 

En la entrada de hoy, vamos a resolver un ejercicio sobre luz y sonido que todos hemos experimentado alguna vez. Se trata de observar la diferencia de tiempos entre la llegada de la luz y la del sonido en unos fuegos artificiales. Debido a la diferencia de velocidad de la onda sonora y la onda de luz, 330 m/s la primera y  299708 km/s la segunda.

Problema 1: Si un cohete de un fuego artificial explota a 350 metros de donde nos encontramos. ¿Con cuánto retardo oiremos la explosión respecto a cuando le vemos explotar?

Aplicando la fórmula de la velocidad -> v = e/t , despejando el tiempo -> t.v = e -> t =e/v

Tiempo en llegar la luz = e/v = 350/299708000  = 0,00000116 s

Tiempo en llegar el sonido = e/v = 350/330  = 1,06 s

Como nos piden la diferencia restamos ambos tiempos:

Diferencia entre la llegada de la luz y del sonido = 1,06 - 0,00000116 = 1.059998 sg

Problema 2: Una onda sonora tiene un periodo de 1/3 de segundo y una longitud de onda de 110 metros. ¿Cuál será la velocidad de propagación de la onda?

Hemos visto en posts anteriores que la velocidad de propagación de una onda es

v = λ/T = 110 m/0,3333 = 330 m/sg

El resultado se corresponde a la velocidad del sonido.

Problema 3: El sonido de una campana, tarda 2 segundos en llegar a una persona. ¿Cuál es la distancia que separa la campana de la persona?

v= e/t -> e = v x t

e = 330 m/s x 2 s = 660 metros

Problema 4: El espectro audible humano es capaz de oír desde ondas graves de 20 Hz hasta ondas agudas de 20 kHz. ¿Cuál será el T y la λ de estas ondas límites?

Dato: Velocidad del sonido a 0ºC = 330 m/s

1. Onda aguda de frecuencia 20 kHz (Hz =1/sg)

Periodo -> T = 1/f = 1/20000Hz = 0,00005 sg

Longitud de onda -> v = λ/T = 330 m/s = λ/0,00005 -> λ = 330 x 0,00005 = 0,165 m

2. Onda grave de frecuencia 20 Hz (1/sg)

Periodo -> T = 1/f = 1/20Hz = 0,05 sg

Longitud de onda -> v = λ/T = 330 m/s = λ/0,05 -> λ = 330 x 0,05 = 16,5 m

Problema 5: Una onda sonora tiene un periodo de 1/3 de segundo.

a) ¿Cuál será la velocidad de propagación de la onda si viaja a 0ºC?

b) ¿Esta onda puede oírla el ser humano?

c) Dibujar la onda sonora tanto en un gráfico Presión- tiempo, como en un gráfico Presión distancia, teniendo en cuenta que la amplitud de la onda es 0,1 atm.

a) v = λ/T = 330 m/s 

b) para que pueda oírse f = [20 Hz - 20000 Hz]

f = 1/T = 1/0,3333 = 3 Hz, No está en el rango audible humano ,

c) Para dibujar la onda, necesitamos calcular λ -> v = λ/T -> λ = 330 m/s x 0,33 s = 110 m

Foto

Problema 6. Una onda sonora se desplaza por el aire a una temperatura de 20º C con una velocidad de 343 m/s, si su periodo es 0,025 segundos, Calcular:

a) La frecuencia de la onda.

b) ¿Pensáis que es un sonido grave o agudo? Razona la respuesta.

c) La longitud de onda.

d) Después de emitirse el sonido, una persona lo recibe a 300 metros, ¿Cuántos ciclos habrá realizado la onda? ¿Y cuanto tiempo habrá tardado en llegar?

a) La frecuencia de la onda será 1/T = 1/0,025sg = 40 Hz 

c) Pensamos que es un sonido grave, porque está mucho más próximo al límite audible grave (20 Hz ) que al agudo (20000 Hz)

b) La longitud de onda la obtenemos de la fórmula de la velocidad:

v = λ/T = 343 m/s = λ/0,025 -> λ = 343 x 0,025 = 8,575 m

d) Después de emitirse el sonido, una persona lo recibe a 300 metros, ¿Cuántos ciclos habrá realizado la onda? ¿Y cuanto tiempo habrá tardado en llegar?

Si 1 ciclo     son     8,575 m

    X ciclos   serán 300 m

300 x 1 = 8,575 x X   Entonces X = 300/8,575 = 35 ciclos.

El tiempo en cumplirse estos ciclos será: t = Nº ciclos x T = 35 x 0,025 s =  0,875 sg 

Resolución a mano:

Problema 7. Una onda sonora aguda se propaga por el aire a 20 ºC con una frecuencia de 15kHz, una amplitud de 3 atm de presión y una velocidad de 343 m/sg.

a) Dibujar la onda en un diagrama presión-tiempo y en otro presión-distancia.

Ver foto:

Foto 

b) Si la onda recorre 2000 ciclos hasta ser oída. ¿A qué distancia se encuentra el oyente? 

1           ciclo son         0,0226 m

2000    ciclos serán     x m

x = 2000 x 0,026 = 45,2 m

c) ¿Y cuánto tiempo tarda en llegar al oyente?

1          ciclo son         0,000066 sg

2000    ciclos serán     x sg

x = 2000 x 0,000066 = 0,13 sh

Las ondas sonoras

 Buenas tardes,

Hoy os voy a hablar de un nuevo tipo de ondas. Habíamos visto las ondas electromagnéticas donde los fotones de luz se propagaban por el espacio en distintas frecuencias, desde las mas altas( rayos gamma) hasta las muy bajas (ondas de radio) pasando por las medianas (espectro visible). La razón de la propagación era la tracción debida a cargas opuestas. En otra entrada también vimos una visión general de las ondas, ahora vamos a ver las ondas del sonido 

La ondas sonoras son mecánicas, es decir, se propagan en un medio (no como las electromagnéticas que pueden viajar por el vacío). Se propagan longitudinalmente, es decir, en la dirección de la perturbación y son tridimensionales (propagación en todas las direcciones del espacio). Para propagarse, es necesario que se genere una vibración que produzca una onda de presión/depresión que agite el medio en el que se encuentra el objeto vibrante, produciendo movimiento en las partículas de dicho medio que se desplaza en el espacio hasta que finalmente la vibración pierde toda la energía. Para entender mejor la forma de propagación por presiones podéis ver el siguiente vídeo con simulaciones muy gráficas:

Por tanto, en las ondas sonoras, la amplitud viene definida por la presión máxima y la mínima y la onda gráficamente será:

La luz en el diseño

 Hola a todos!

Hoy os voy a mostrar unos ejemplos en los que diseñadores utilizan juegos de luz, no solo para iluminar, también para crear ambientes especiales, animaciones interesantes. todo ello podemos verlos en los siguientes vídeos:

1. Restaurante Sublimotion (la luz y otros efectos en el diseño de un restaurante): 

2.Aura: Espectáculo de luces en un edificio arquitectónico 

3. James Turrel: Diseñador de la luz:

4.Charla de Olafur Eliasson: Crear ambientes especiales con la luz y el color.

Tipos de ondas

 Buenas tardes, 

Hoy os vamos a hablar de las ondas resumiendo las distintas ondas que se dan en la naturaleza.

Atendiendo la geometría de su propagación pueden ser: 

• Transversales: La perturbación periódica es perpendicular a su dirección e propagación (ej: cuerda agitándose y las ondas electromagnéticas)
• Longitudinales: La perturbación periódica tiene la misma dirección que la propagación de la onda (ej: sonido)

Según el medio de propagación: 

• Mecánicas: necesitan de un medio gaseoso, liquido o sólido para que por presiones a los objetos del medio puedan propagarse
• Electromagnéticas: pueden propagarse en el vacío gracias a tracciones de distinta polaridad eléctrica y magnética

Según las dimensiones de propagación pueden ser unidireccionales o bidireccionales 

• Unidireccionales: propagación lineal, ejemplo ondas de luz
• Bidirecionales: a lo largo de la superficie rfie ejemplo las olas 
• Tridimensionales: En todas las direcciones, ejemplo o fase frontal sonido 

Esquema tipo de ondas 

Vídeo explicativo 

Reflexión, refracción, dispersión

 Hola, mundo,

A continuación vamos a ver tres fenómenos importantes de la lus:

1. La reflexión:

La luz cuando incide en un objeto, parte se absorbe y parte se refleja (excepto los cuerpos negros que no reflejan nada y los cuerpos blancos que no absorben nada).

Vamos a ver este fenómeno mejor con un esquema.

Fuente de la imagen: https://definicion.de/reflexion-de-la-luz/

En el caso de las superficies planas, se produce una reflexión especular, entonces se cumplirá:

Ángulo de incidencia = ángulo de reflexión

En las superficies rugosas esta formula no se cumple, produciéndose una reflexión difusa:

2. La refracción:

Los fotones de luz, en el vacío, se deplazan en forma de ondas electromagnéticas a 300 000 km/sg, pero en la atmósfera esta velocidad es ralentizada, y en un medio líquido, todavía se ralentiza más. Esto da origen a que la luz reflejada en distintos medios, nos llega a distintas velocidades y, por lo tanto, si estamos viendo un objeto que está dentro de dos medios distintos lo observemos deformado, a este fenómeno se le conoce como refracción.

Fuente: https://es.wikipedia.org/

Donde n1 es la velocidad de la luz en el medio 1 y n2 en el medio 2.

3. La dispersión:

La luz emitida por el sol nos llega en forma de multitud de ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias, algunas estructuras cristalinas y las gotas de agua tienen la propiedad de ordenar el espectro electromagnético de forma que, después de atravesarlos, la luz saliente forma el arcoíris :

Fenómeno de la dispersión en las gotas de agua:

Fuente: https://divierteteconfisica.wordpress.com/2014/12/30/el-arco-iris/

Teoría del color

 Hola mundo, 

Dentro del tema de la luz, los colores son un asunto peliagudo, la teoría del color consigue mezclas que producen a partir de los colores primarios generar la onda con la frecuencia exacta de un color determinado.

Hay dos formas de conseguir el color deseado, añadiendo colores primarios:

• Mezclando colores para sustraer ondas y emitir la onda que queremos (teoría sustractiva) que es la que utilizamos cuando mezclamos colores al pintar o cuando imprimimos un póster.
• Mezclando colores emisores de luz (teoría aditiva), que se basa en la emisión de ondas y es la que utilizamos mezclando los colores primarios RGB cuando tenemos fuentes de luz.

Los Colores Primarios Aditivos (RGB)

Los Colores Primarios Sustractivos (CMYK)

Para saber más:

https://tutorialesphotoshopcs5.wordpress.com/2012/09/27/los-colores-primarios-aditivos-rgb-y-sustractivos-cmyk/

Vídeo sobre la teoría del color:

A continuación os presento una web interactiva donde podemos mezclar los colores primarios (tanto aditivos emisores, como sustractivos absorbentes y ver los resultados automáticamente

https://www.educaplus.org/luz/colprima.html

Ejemplo: 

En la siguiente imagen se pueden observar al microscopio los puntos de colores primarios sustractivos en un documento impreso:

De esta forma, la foto absorbe las radiaciones y emite solo las correspondientes al color deseado.

Problemas de ondas electromagnéticas

 Hola a todos, 

Antes de resolver algunos problemillas de ondas, debemos explicar los parámetros básicos de una onda:

* PERÍODO (T): tiempo que tarda en completar un ciclo

* AMPLITUD (A): distancia desde el eje horizontal al pico de la onda

* FRECUENCIA(f): 1/T Hz Son los ciclos completados en 1s

* LONGITUD DE ONDA(λ): es el espacio recorrido por una onda en un tiempo igual a un periodo o la distancia que recorre el fotón durante un ciclo. 

Ejercicio1: Una onda tarda en completar un ciclo medio segundo y su amplitud es de 5 voltios.
a) Dibujar la onda
b) ¿Cuál será su periodo?
c) ¿Cuál será su frecuencia?

b) El periodo es el tiempo que tarda en completar un ciclo, por lo tanto es un dato del enunciado
T = 0,5 sg

c) f = 1/T = 1/0,5 = 2Hz = 2 ciclos/sg


Ejercicio 2: Una onda tarda en completar un ciclo 0,2 segundos y su amplitud es de 7 voltios.
a) Dibujar la onda
b) ¿Cuál será su periodo?
c) ¿Cuál será su frecuencia?

Introducción a la luz y a los colores

 Hola a todos,

Hoy os voy a hablar de la luz, en qué consiste, cómo se produce, su desplazamiento y cómo se descompone en colores.

La partícula fundamental (más pequeña) de luz es el fotón. Este se produce cuando los electrones pasan de un nivel de energía más alto a uno más bajo. ¿Por qué se producen? Pues porque "la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma" y la energía que le ha sobrado al electrón al pasar a un estado energético más bajo es transformada en un fotón.

Los fotones se desplazan por el universo en forma de onda electromagnética, atraídos por otros fotones que están delante con una carga opuesta. Las ondas electromagnéticas son un poco complicadas de entender, fijaros el 

diagrama:

En este esquema se puede ver como las propiedades eléctricas y magnéticas del fotón varían, es decir, el fotón no es como el electrón que siempre tiene la misma carga y negativa. La carga eléctrica del fotón varía. si cambia muy rápido es un fotón con mucha frecuencia (ejemplo Rayos x), si la variación de polaridad es muy lenta, la frecuencia es baja (ejemplo Ondas de Radio).



Es decir que hay fotones que se propagan en ondas con mucha frecuencia, otros en ondas con frecuencia media y otros en baja frecuencia, dando lugar al espectro de frecuencias electromagnéticas:

El espectro visible son solo las ondas electromagnéticas que el ojo humano puede apreciar. Aproximadamente las frecuencias entre 10e13 Hercios y 10 e15 Hercios. Los bastones y conos de la retina son capaces de interpretar los fotones con estas frecuencias, asignando a cada frecuencia un color. Excepto dos colores que no tienen un frecuencia determinada:

• El blanco está compuesto por fotones de todas las frecuencias (Es la fuente de luz o un objeto que refleja a todos los fotones)
• El negro es cuando no se recibe ningún fotón (por que es de noche o porque el cuerpo negro absorbe todos los fotones)

Todo esto se ve mejor en los siguientes vídeos, así que no os los perdáis para terminar de entenderlos: