Mgmdenia's Blog

Blog de Mercedes González Mas

EL ARCO IRIS

Un arcoíris es un fenómeno óptico y meteorológico que consiste en la aparición en el cielo de un arco de luz multicolor, originado por la descomposición de la luz solar en el espectro visible, la cual se produce por refracción, cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas gotas de agua contenidas en la atmósfera terrestre.

La formación del arcoíris ocurre cuando la luz blanca que proviene del Sol atraviesa las partículas de agua de la lluvia que se encuentran en la atmósfera. El agua de la atmósfera actúa como un prisma traslúcido a través del cual se descompone la luz blanca en los siete colores: partiendo del rojo, a su vez pasando por el naranja, amarillo, por el verde, por el azul y añil hasta llegar al violeta. Fenómeno conocido como dispersión de la Luz. para cada color se produce una desviació angular distinta. El color rojo es el que menos se refracta y el violeta el que más.

Casi siempre que observamos un arcoíris, notaremos que el sol está detrás de nosotros y que el arco (arcoíris) está siempre en la dirección opuesta al sol. Cuando estás viendo un arcoíris siempre tienes el sol a tu espalda y por encima de ti. La lluvia está formando una cortina delante de ti, y sobre ella ves el arco iris. Para que exista un arco iris tiene que haber gotas de agua suspendidas en la atmósfera. El arco iris lo vemos como un arco de un cono cuyo vértice está situado sobre el observador.

Cuando la reflexión / refracción se produce en millones de gotas suspendidas juntas en el aire se forma un arco de colores en el cielo (varios arcos de colores concéntricos). Cada gota se ve de un color. El grupo de gotas que se ve del mismo color se sitúa sobre un círculo de ese color.

 

En realidad el número de reflexiones internas dentro de las gotas de agua puede ser mayor de dos (dependiendo de por donde entra la luz en la gota) y puede dar lugar a la aparición de dos arcos iris:
– el primario más fuerte e interior.
– el secundario más débil y exterior. Paralelo al anterior, de mayor radio y con la secuencia de colores invertida.

Arcoíris primario

Descartes realizó un estudio experimental y demostró que el arcoíris primario está formado por los rayos que penetran en una gota refractándose, se reflejan una vez en su superficie interna y salen de la gota refractándose de nuevo (refracción-reflexión total-refracción). Siempre se forma al observar la “cortina de agua” con un ángulo de 42º, respecto a la dirección solar. El hecho de que el ángulo de observación sea constante explica la forma circular, ya que los ojos del observador se encuentran siempre en el vértice de un cono que indica la dirección de observación.

 

 

Arcoíris secundario

El arco iris secundario está formado por los rayos que penetran en la gota y se reflejan dos veces en su superficie interna (refracción- 2 reflexiones-refracción). Siempre se forma al observar la “cortina de agua” con un ángulo de 52º, respecto a la dirección solar. Al haber 2 reflexiones se produce una disminución de la intensidad de la luz.

 

 

La figura de abajo, es la explicación de Descartes a la formación del arco primario y secundario.

 

Como el ángulo para ver el arco iris siempre es de 42º, cuanto más bajo esté el sol más alto se ve el arco iris, llegando a convertirse el arco visible en una circunferencia cuando el sol está sobre el horizonte.

 

 

 

 

Anuncios

10 enero 2018 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , | Deja un comentario

Radiofrecuecias y Microondas

Las microondas y las radiofrecuencias son radiaciones electomagnéticas que pertenecen a la categoria de no ionizantes. Son emitidas por aparatos eléctricos, electónicos, los utilizados en comunicaciones militares, navegación, emisiones de TV, radio AM-FM, radares, etc.

 

 

Radiofrecuencias

El término Radiofrecuencia (abreviado RF), se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético en el que se pueden generar ondas electromagnéticas aplicando corriente alterna a una antena.

La Radiofrecuencia se localiza en el espectro de la radiación electromagnética entre 10 kHz (longitud de onda de 3 km) y 300 GHz (longitud de onda de 1 mm).
La radiofrecuencia se puede dividir en las siguientes bandas del espectro en función de su frecuencia: Ultra-alta, Muy Alta, Onda Corta, Onda Media, Onda Larga y Muy Baja Frecuencia.

En este sentido, se puede hablar desde frecuencias extremadamente bajas hasta frecuencias extremadamente altas UHF (ultra-high frequency), pasando por otros tipos de frecuencias en el medio.

Usos y aplicaciones:

  • Ondas de radio

La radiofonía de amplitud modulada (AM), por ejemplo, transmite en media frecuencia. Las ondas AM (amplitud modulada) son un tipo de onda de modulación no lineal que consiste en hacer variar la amplitud de una señal de alta frecuencia, denominada onda portadora, de tal forma que cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.
La radiofonía de frecuencia modulada (FM), en cambio, realiza su transmisión en muy alta frecuencia. Las ondas FM (frecuencia modulada) son una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia, en contraste con las ondas de AM que varían la amplitud y mantienen la frecuencia constante.

Las diferentes frecuencias determinan el alcance de las ondas y la calidad de la transmisión, entre otras cuestiones. Las radios AM, en este sentido, pueden llegar con sus señales a mayores distancias en comparación con las radios FM.

Sistemas de radio AM y FM.

Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radar y telefonía móvil están incluidas en esta clase de emisiones de radiofrecuencia.

Otros usos son audio, vídeo, radionavegación, servicios de emergencia y transmisión de datos por radio digital; tanto en el ámbito civil como militar.

También son usadas por los radioaficionados.

  • Radioastronomía

La radioastronomía es el estudio de objetos en el espacio, tales como estrellas y galaxias, que emiten naturalmente ondas de radio.
Muchos de los objetos astronómicos emiten en radiofrecuencia, así que la radioastronomía ha dado muchas sorpresas al permitirnos detectar y representar lo que era invisible para los telescopios ópticos

Las ondas de radio tienen una longitud de onda mayor que la de la luz visible.

En la radioastronomía, para poder recibir buenas señales, se deben utilizar grandes antenas, o grupos de antenas más pequeñas trabajando en paralelo. La mayoría de los radiotelescopios utilizan una antena parabólica para amplificar las ondas, y así obtener una buena lectura de estas. Esto permite a los astrónomos observar el espectro de radio de una región del cielo.

 

  • Radar

El radar es un sistema que usa ondas de radiofrecuencia para medir distancias, altitudes y velocidades de objetos tanto estáticos o móviles. Se utiliza para detectar aviones y aeronaves, barcos, coches y vehículos motorizados. También para el estudio de formaciones meteorológicas y del propio terreno.
Su funcionamiento se basa en emitir un impulso de radio, que se refleja en el objetivo y se recibe típicamente en la misma posición del emisor. A partir de este “eco” se puede extraer gran cantidad de información.


Una de las aplicaciones  más importantes es el radar Doppler, es un dispositivo electrónico que emite una onda de radio con una frecuencia constante. La onda reflejada por el objeto en movimiento llegara con distinta frecuencia que la emitida y esta diferencia permite calcular la velocidad del vehículo aplicando el efecto Doppler.
Entre sus muchas aplicaciónes se incluyen la meteorología, el control del tráfico aéreo y terrestre y gran variedad de usos militares.

  • Resonancia Magnética Nuclear. RMN

La resonancia magnética nuclear estudia los núcleos atómicos al alinearlos a un campo magnético constante para posteriormente perturbar este alineamiento con el uso de un campo magnético alterno.
Se coloca al paciente dentro de un electroimán muy potente. Se le envía una onda de radiofrecuencia que entra en resonancia con los protones del hidrógeno, que están presente en todos los tejidos del cuerpo humano. Se interrumpe la onda y los protones vuelven a su estado natural emitiendo una señal que es recibida y utilizada para reconstruir una imagen del interior del paciente.


La resonancia magnética crea imágenes detalladas de los órganos, tejidos blandos, huesos y prácticamente toda la estructura interna del paciente.

 

  • Medicina.

Es importante conocer que, en los últimos años, la radiofrecuencia ha ampliado sus “servicios” y ahora, además de seguir empleándose dentro del ámbito de las telecomunicaciones, ha pasado a ocupar un papel fundamental en el campo de la medicina.

La radiofrecuencia se ha usado en tratamientos médicos durante los últimos 75 años, generalmente para cirugía mínimamente invasiva, utilizando ablación por radiofrecuencia o crioablación.

La ablación es la destrucción completa de un órgano o de un tejido.

También estan los tratamientos en los que se usa la radiofrecuencia en contra la apnea durante el sueño o para arritmias cardiacas.
Otro uso es la diatermia, que es una técnica que utiliza el calor producido por la radiofrecuencia para tratamientos quirúrgicos, de tal forma que produce la coagulación de tejidos e impide que el tejido sangre tras la incisión quirúrgica. Además de cauterizar vasos sanguíneos para prevenir el sangrado excesivo, también se puede utilizar el calor producido por la diatermia para destruir tumores, verrugas y tejidos infectados. Esta técnica es particularmente valiosa en neurocirugía y cirugía del ojo. Los equipos de diatermia normalmente operan en la frecuencia de onda corta de radio o energía de microondas.

  • Tratamientos de Belleza.

La radiofrecuencia, en niveles de energía que no producen ablación, se usa también como tratamiento cosmético para tensar la piel, reducir la grasa (lipolisis) o promover la cicatrización. Es una técnica usada en los centros de belleza y medicina estética.
El uso de la radiofrecuencia para tensar la piel tiene su base en que se produce energía que calienta el tejido, lo que estimula la producción de colágeno y elastina subcutánea, consiguiendo que se reduzcan las arrugas de la piel. En el rostro, la radiofrecuencia facial es una alternativa a un lifting quirúrgico y otras cirugías cosméticas.

Microondas

Las microondas son onas electromagnèticas que se localizan entre 300 MHz (longitud de onda de 1 m) y 300 GHz (longitud de onda de 1 mm).
El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las de UHF (ultra-high frequency – frecuencia ultra alta). Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de onda —en el orden de milímetros— se denominan ondas milimétricas.

Usos y aplicaciones:

  • Horno Microondas

Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno de microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen vibrar o rotar las moléculas de agua, lo cual genera calor. Debido a que la mayor parte de los alimentos contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser fácilmente cocinados de esta manera.

 

  • Telecomunicaciones

En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. Usualmente, las microondas son usadas en programas informativos de televisión para transmitir una señal desde una localización remota a una estación de televisión mediante una camioneta especialmente equipada.

La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas.

  • El máser

Un máser es un amplificador de microondas por la emisión estimulada de radiación, un amplificador similar al láser pero que opera en la región de microondas del espectro electromagnético y sirve para recibir señales muy débiles. La palabra deriva del acrónimo en inglés MASER, por Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

El máser y el láser están basados en el fenómeno de emisión estimulada de radiación, estudiado por Albert Einstein en 1916: Cuando una molécula se halla en un estado excitado, de energía E2 mayor que la de su estado fundamental, E1, puede producirse la transición espontánea del nivel excitado al fundamental, emitiendo un fotón cuya frecuencia corresponde al salto energético ΔE = E 2 − E1 entre los dos niveles.
Pero si un fotón de esa misma frecuencia incide sobre una molécula en el estado excitado, se puede inducir o estimular la transición al fundamental, resultando dos fotones de la misma frecuencia, el incidente más el emitido. Cuando el fenómeno ocurre dentro de una cavidad de paredes reflectoras (cavidad resonante), se desencadena una cascada de emisiones estimuladas y se amplifica la radiación inicial, siempre que dentro de la cavidad se mantenga de alguna forma la población de moléculas excitadas. Un orificio en la cavidad resonante deja salir parte de la radiación (microondas en el máser o luz en el láser) en forma de un haz estable, unidireccional y muy monocromático, es decir de una frecuencia bien determinada.

Con un máser que amplifica señales sin agregar mucho ruido, se podrían crear detectores que funcionen en la astronomía y la medicina.

Hasta ahora esta tecnología es usada en misiones espaciales distantes como la de la sonda Voyager. Y es que la microondas atraviesan los materiales que la luz no puede penetrar, como las nubes y la piel.

Otra de las aplicaciones podría ser la de crear escáneres hipersensibles, gracias a la amplificación que logra el máser. Así se podría detectar un tumor cancerígeno con mayor facilidad y precisión.

  • Armas

En la industria armamentística, se han desarrollado prototipos de armas que utilicen la tecnología de microondas para la incapacitación momentánea o permanente de diferentes enemigos en un radio limitado.

El rifle táctico de asalto Phasr (Personnel Halting and Stimulation Response) es un prototipo de arma no letalcreado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, La finalidad de esta arma es generar y enviar un pulso de microondas con diferente grado de intensidad y potencia, hacia uno o múltiples objetivos en un área concreta, el efecto del sistema térmico hace que se caliente la capa externa de la piel utilizando las microondas para repeler a los individuos de forma segura.

  • Cámaras radiofrecuencia

Las cámaras de vigilancia inalámbricas se utilizan en instalaciones en las que no puede utilizarse cableado. Su instalación es muy sencilla, solo requieren un transmisor que va acoplado a la cámara y un receptor que se conecta directamente a la televisión, el monitor, un videograbador o un ordenador, de forma que puedan visualizarse las imágenes y montar un CCTV (Circuito Cerrado de Televisión).

  • Detector de radiofrecuencia

El Detector de RF Digital funciona con tecnología de escaneo de radio frecuencias para detectar y localizar camaras ocultas, microfonos espias, telefonos celulares y otros dispositivos que operen con radio frecuencia (hasta 6 Ghz). Esta unidad fue diseñada para que pueda ser utilizada por cualquier persona sin conocimientos en contramedidas electronicas logrando resultados sorprendentes.

 

7 enero 2018 Posted by | ....BIII-Óptica, ....BIV-Electromagnet, 2n Batxillerat-Física | , , , | Deja un comentario

El color

¿Qué es el color?

Lo primero que debemos saber es que el color no existe. No es una propiedad física de los objetos. En contra de lo que generalmente se piensa, las cosas no son de un color determinado. La hierba no es verde, sino que nos parece verde.
El color es una sensación subjetiva del cerebro y sólo perceptible para los humanos y algunos primates.

Los colores no son más que un producto de la mente.

El color no existe en la naturaleza, ni siquiera en nuestros ojos; sólo en nuestro cerebro. El cerebro ve diferentes colores cuando el ojo humano percibe diferentes frecuencias de luz. La luz es una radiación electromagnética, igual que una onda de radio, pero con una frecuencia mucho mas alta y una longitud de onda más corta.
El ojo humano sólo está capacitado para percibir un rango limitado de estas frecuencias, intervalo que se denomina “espectro visible de la luz”, y que abarca desde los tonos rojos del orden de los 700 nanómetros (nm) hasta los tonos azul violáceos del orden de los 400 nm, pasando por todos los colores intermedios.

El espectro visible de los humanos está entre la luz violeta y la luz roja. Los científicos calculan que los humanos pueden diferenciar hasta 10 millones de colores.

El ojo humano

El ojo humano no es más que un dispositivo receptor de ondas electromagnéticas (luz visible) que responde a un cierto tipo de radiación y no a otros, de la misma forma que un receptor de radio es sensible a las ondas de radio, pero no lo es a las ondas emitidas por una bombilla, que también son electromagnéticas.

Cuando la luz golpea un objeto, como un limón, el objeto absorbe parte de esa luz y refleja el resto.

La luz reflejada entra al ojo humano primero a través de la córnea, la parte más externa del ojo. La córnea refleja la luz hacia la pupila, que controla la cantidad de luz que entra al cristalino. El cristalino entonces enfoca la luz en la retina, la capa de células nerviosas de la parte posterior del ojo.
La retina tiene dos tipos de células que detectan y responden a la luz, los bastones y los conos. Estas células, sensibles a la luz, se conocen como fotorreceptores.
Los bastones de los cuales poseemos mas de 120 millones, se activan en baja iluminación y no detectan colores.

Los conos de los cuales poseemos 5 millones, se estimulan en entornos de mayor iluminación y detectan los colores.


Los bastones es el único tipo de fotoreceptor que se encuentra en la mayoría de los animales, a causa de lo cual sólo pueden percibir el mundo que les rodea en blanco y negro.

Los conos contienen fotopigmentos, o moléculas detectoras de color. Normalmente, los humanos tienen tres tipos de fotopigmentos, rojo, verde y azul (Sistema RGB). Cada tipo de cono es sensible a distintas longitudes de onda del espectro de luz visible.

Durante el día, la luz que se refleja del limón activa tanto los conos rojos como los verdes. Entonces, los conos envían una señal por el nervio óptico a la corteza visual del cerebro. El cerebro procesa el número de conos que se activaron y la fuerza de su señal. Después de procesar los impulsos nerviosos, se percibe un color, en este caso, amarillo (50 % verde +50% rojo).

En un entorno más oscuro, la luz reflejada por el limón estimularía únicamente los bastones del ojo. Si sólo se activan los bastones no se ve color, sólo se perciben tonos de gris.

Cuando el ojo humano recibe luz que contiene igual cantidad de cada una de las longitudes de onda de la parte visible del espectro, ésta es percibida como luz blanca. La luz diurna, por ejemplo, contiene todas las longitudes de onda y por eso se percibe como blanca.
Otra cuestión importante, sobre todo a nivel de aplicaciones, es la del porcentaje y distribución en la retina de los 3 tipos de conos: alrededor del 60% son rojos, el 30% verdes y sólo el 10% azules. Como podemos ver su distribución no es uniforme.
Es cierto que teniendo en cuenta la escasez de conos azules, somos mucho menos sensibles a los azules que a los verdes o los rojos. Por otra parte, tenemos máxima sensibilidad a los verdes, dado que los conos rojos son a su vez muy sensibles al verde, con lo que aportan información adicional “verde” a la obtenida por los conos verdes.

 

Cada persona percibe los colores de forma distinta. Hay personas que tienen mayor dificultad para percibir determinados colores que otras. A menudo se habla de diferentes grados de daltonismo, problema que es más frecuente entre los hombres que entre las mujeres; estas personas no pueden distinguir entre sombras de tonos rojos y verdes.

El daltonismo puede presentarse cuando uno o más tipos de conos no funcionan en la forma esperada. Es posible que estén ausentes, que no funcionen, o que detecten un color distinto del normal. La ceguera del rojo y el verde es la más común, seguida de la ceguera de azul y amarillo. Los hombres son más propensos a la ceguera de color que las mujeres.
Los investigadores calculan que hasta un 12 % de las mujeres tienen hasta 4 tipos de conos en sus retinas, en lugar de tres. Estas personas tienen el potencial de percibir 100 veces más colores que el resto de nosotros.

Muchos pájaros, insectos y peces tienen cuatro tipos de conos. Con sus distintos conos, pueden ver luz ultravioleta. La luz ultravioleta tiene una longitud de onda más corta de la que el ojo humano puede percibir. Otros animales, como los perros, tienen menos tipos y menos números de conos de manera que es posible que vean menos colores que los que perciben los humanos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18 diciembre 2017 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , , | Deja un comentario

Infrarrojos

Dentro del espectro electromagnético, la radiación infrarroja se encuentra comprendida entre el espectro de luz visible y las microondas. Tiene longitudes de onda mayores o más largas que el rojo.

Los rayos infrarrojos, por lo tanto, constituyen una clase de radiación electromagnética con una longitud de onda que resulta superior a la longitud de onda de la luz visible (por lo tanto, tiene una frecuencia menor), aunque inferior a la longitud de onda de las microondas (la frecuencia de los rayos infrarrojos es superior a las microondas).

 

Los rayos infrarrojos son clasificados, de acuerdo a su longitud de onda, de este modo
• infrarrojo cercano se refiere a la parte del espectro infrarojo que ese encuentra más próximo a la luz visible (de 780 nm a 1100 nm)
• infrarrojo medio (de 1,1 µm a 15  µm)
infrarrojo lejano se refiere a la sección más cercana a la región microondas. (de 15 µm a 100 µm)

La fuente primaria de la radiación infrarroja es el calor o radiación térmica. La radiación infrarroja es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que cero absoluto. (0 Kelvin, es decir, −273,15 grados Celsius). Incluso los objetos que consideramos muy frios emiten en el infrarrojo. Cuando un objeto no es suficientemente caliente para irradiar ondas en el espectro visible, emite la mayoria de su energia como ondas infrarrojas. En el caso de los seres vivos, la mayor parte de la radioación emitida es infrarroja.

La radiación infrarroja es debida a las vibraciones de los electrones, átomos y moléculas, y se propaga con la velocidad de la luz, calentando los objetos que encuentra a su paso, ya que origina que los electrones, átomos y moléculas que constituyen los objetos, comiencen a vibrar.
Cuanto mayor es la energía de las vibraciones que origina la radiación infrarroja, más corta es la longitud de onda de la radiación emitida. Las ondas de infrarrojo se trasmiten, al igual que cualquier otra radiación electromagnética, en línea recta, y, de la misma manera que sucede en el visible y en el ultravioleta, la radiación calorífica del infrarrojo sólo puede detectarse por algún instrumento sometido directamente a su acción, las cámaras de infrarrojos

La imagen muestra la fotografia de un perro tomada en la banda infrarroja. Las áreas de colores naranja y blanco son las zonas más calientes, en tanto que las azules son las mas frias. Esta información no la podríamos obtener a partir de la luz visible.

La siguiente imagen la he tomado en el Museo de las Ciencias Principe Felipe de Valencia. Recomiendo su visita. En la foto aparezco en el centro junto a mis dos hijas.

 

Aplicaciones:

  • Sentimos los efectos de la radiación infrarroja cada día. El calor de la luz del sol, del fuego, de un radiador o estufa provienen del infrarrojo. Aunque no podemos ver esta radiació, los nervios de nuestra piel pueden sentirla como calor.

 

  • Visión en la oscuridad. Los detectores de infrarrojos pueden ver objetos que no es posible ver con luz visible. Hay animales como las viboras que pueden detectar animales de sangre caliente por los infrarrojos que irradian, incluso en la oscuridad.

 

  • Lamparas de infrarrojos. Este tipo de lámpara es, en todo, similar a las lámparas corrientes utilizadas en el alumbrado. Para dirigir convenientemente la radiación infrarroja, se recubre parte de la superfieie interior del bulbo con un material que refleja los rayos infrarrojos y que ayuda a enfocar en una dirección la totalidad de la radiación emitida. El filamento de una lámpara de rayos infrarrojos está a una temperatura inferior a la del filamento de una lámpara ordinaria (2.400° C comparados con unos 3.000° C) y la intensidad máxima de la gama de radiación que emite corresponde a unas 15.000 unidades Angstróm. Los objetos sometidos a una lámpara de infrarrojos de calientan muy rapidamente.

 

  • Utilizamos rayos infrarrojos cuando usamos un mando a distancia de un televisor. Los  mandos a distancia de uso doméstico emiten una señal infrarroja.
  • El termómetro de infrarrojos de precision cón con laser es ligero, compacto y fácil de usar. Simplemente presionar el botón para visualizar en la pantalla la temperatura del objeto medido.
  • Para poder detectar fugas de agua y calefacción de una manera mucho más rápida y sin tener que acometer la rotura de ninguna instalación.

 

  • Los militares también hacen uso de los rayos infrarrojos a través de determinados sistemas cuando están llevando alguna operación. Así pueden, por ejemplo, detectar a un blanco a larga distancia aún en condiciones de escasa o nula visibilidad.

 

  • Las lámparas de rayos infrarrojos tienen aplicaciones industrialaes. Se utilizan para acometer lo que es el secado y esmaltado de pinturas u barnices.

 

  • Los rayos infrarrojos se utilizan también como fuente calorífica en la destilación de líquidos volátiles o muy inflamables, evitándose, de este modo, los riesgos que se producirían si estos últimos, por ejemplo, se calentaran a la llama. En este sentido, ha de tenerse en cuenta que la parte incandescente de una lámpara de rayos infrarrojos está totalmente encerrada en el bulbo.

 

  • Dentro del campo de la gastronomía, para poder acometer lo que es asado de ciertos platos de una manera más rápida y consiguiendo un resultado más homogéneo. En las conocidas parrillas de rayos infrarrojos, se consiguen asados más rápidos que en las parrillas ordinarias. La radiación infrarroja penetra, además, en el interior de la pieza de carne, con lo que resulta un asado más uniforme.

 

 

 

13 diciembre 2017 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario

ondas electromagnéticas

Maxwell (1837-1879) sintetizó las leyes básicas de la electricidad y el magnetismo en unas ecuaciones conocidas como ecuaciones de Maxwell.
I. La ley de Gauss para el campo eléctrico. El flujo eléctrico a través de una superficie cerrada depende solo de la carga eléctrica que contiene esta superficie.
II. La ley de Gauss del magnetismo. El flujo magnético a través de una superficie cerrada siempre es nulo, lo que es consecuencia de la no existencia de polos magnéticos aislados.
III: La ley de Faraday-Lenz. Los flujos magnéticos variables con el tiempo originan fuerza electromotriz inducida que , a su vez, genera un campo eléctrico.
IV. La ley de Ampère-Maxwell. Indica la relación de simetría de los dos campos. Los campos eléctricos variables también origina campos magnéticos.

Las ecuaciones de Maxwell muestran que se genera una onda electromagnética cuando cargas eléctricas son aceleradas. Si las cargas eléctricas se mueven con velocidad constante no se genera una onda, aún cuando existe un campo eléctrico y un campo magnético.

“Las cargas eléctricas al ser aceleradas originan ondas electromagnéticas.”

Una consecuencia fundamental es que los campos eléctricos y magnéticos son capaces de propagarse en forma de onda, cuya velocidad en el vacío fue calculada por Maxwell,

Cuando Maxwell reemplazó los valores de la permitividad y la permeabilidad del vacío, conocidos usando experimentos con bobinas y condensadores, obtuvo que

c = 3 × 10^8 m/s .

La velocidad de la luz en el vacío.
Basado en esto, Maxwell propuso que la luz es una onda electromagnética.

Un campo eléctrico variable engendra un campo magnético variable y este a su vez uno eléctrico, de esta forma las ondas electromagnéticas (o.e.m.) se propagan en el vacío sin soporte material.

La carga eléctrica en movimiento crea a su alrededor un campo electromagnético, cuyas componentes E y B son perpendiculares . Sus valores en cada punto y en función del tiempo son:

E = Eo sen( wt -kx)
B = Bo sen( wt -kx)

Entonces, ¿cómo se generan las ondas electromagnéticas(o.e.m.)?

Así pues, parece que si aceleramos una carga ya tenemos lo suficiente para poder generar un campo magnético variable y, como podemos ver a partir de la ley de Faraday, si tenemos un campo magnético que varía en el tiempo, podemos inducir un campo eléctrico. Si la variación es tal que el campo eléctrico inducido también varía en el tiempo, por la ley de Ampère se inducirá un campo magnético, y así sucesivamente.

En resumen, a partir de la carga acelerada podemos tener un campo eléctrico y un campo magnético que se alimentan mutuamente y dan lugar, así, a una onda electromagnética.

A partir de las ecuaciones de Maxwell; Hertz describe teoricamente (calcula y representa gráficamente) el proceso de formación de ondas elecotromagnéticas en torno a un dipolo oscilante, que constituye su emisor.
El dipolo oscilante, también conocido como antena dipolo de Hertz, idealmente está formado por dos cargas eléctricas opuestas que oscilan armónicamente con cierta frecuencia a lo largo de un segmento, estando siempre simétricamente situadas respecto al centro. El orden de magnitud de la frecuencia del dipolo de Hertz era de 100 MHz, que se correspondía con la frecuencia de las oscilaciones eléctricas con las que realizó.

Podemos elegir como modelo de formación de ondas electromagnéticas al dipolo eléctrico oscilante (dos cargas iguales y opuestas cuya separación varía armónicamente con el tiempo). Según la teoría electromagnética clásica una carga que oscila con Movimiento Armónico Simple de frecuencia ” f ” radia energía de la misma frecuencia. La energía que emite la transporta un campo eléctrico y otro magnético. Veamos como son y como se forman

El ejemplo más simple cuando hablamos de dipolo eléctrico es que hay una carga positiva y una carga negativa del mismo valor separadas una determinada distancia. Así, podéis tener una situación como la de la figura 1, donde tenemos dos alambres, cada uno con una carga diferente, separados una cierta distancia.

Los dos alambres están conectados a un generador de corriente alterna de alta frecuencia. Esto quiere decir, básicamente, que el generador hace circular las cargas “muy deprisa”. Por lo tanto, en un instante hay arriba las positivas y abajo las negativas; y en el instante siguiente la situación es la inversa.

La idea básica es que el generador crea una diferencia de potencial que “saca” los electrones de la porción A y los lleva a la porción B. Acto seguido, el efecto se invierte y “saca” los electrones de la porción B y los trae, otra vez, hacia la porción A, y así sucesivamente.

 

El espectro electromagnético.

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de todas las ondas electromagnéticas. La longitud de una onda (λ) es el período espacial de la misma, es decir, la distancia que hay de pulso a pulso. La frecuencia (f) es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico. Se cumple que c = λ.f
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, las microondas, 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.

En el siguiente video podéis ver un resumen de las ondas electromagnéticas y el espectro electromagnético:

 

27 marzo 2017 Posted by | ....BIV-Electromagnet, 2n Batxillerat-Física, Uncategorized | , , , , | Deja un comentario

MODELO ESTÁNDAR

Profundizando en el estudio de la materia se llegó a la conclusión de que los protones y los neutrones no podían ser tratados como la parte más pequeña del átomo, ni como indivisibles, ya que los quarks daban estructura a las partículas del núcleo, los nucleones.

bild_quark_atom_grosse

 

 

En la actualidad  los físicos han desarrollado una teoría llamada Modelo Estándar. Actualmente se mantiene  como la teoría más aceptada que permite explicar como funciona y como esta formado el universo. Esta  teoría describe las partículas consideradas como fundamentales y las relaciones de estas partículas con las interacciones fundamentales conocidas (las llamadas fuerzas).

En modelo standard existen 2 tipos de partículas:

  • Partículas de materia o Fermiones, formadas por Quarks y Leptones
  • Partículas portadoras de fuerza o Bosonesstandard-model-elementary-particles-diagram-particle-physics-fundamental-make-up-matter-fundamental-force-carriers-36590417

Quarks

Los Quarks junto con los leptones son los constituyentes fundamentales de la materia y las partículas más pequeñas que el hombre ha logrado identificar. En la naturaleza no se encuentran quarks aislados. Estos siempre se encuentran en grupos, llamados Hadrones, de dos o tres quarks, conocidos como mesones y bariones respectivamente.

Los quarks no se encuentran libres en la naturaleza sino que se agrupan formando hadrones. Estos se dividen en dos tipos:

  • Mesones: formados por un Quark y un antiquark (piones, kaones,…)
  • Bariones: formados por tres Quarks (protones, neutrones,…)

Hay 6 tipos distintos de quarks que los físicos han denominado de la siguiente manera:

UP (ARRIBA)
DOWN (ABAJO)
CHARM (ENCANTADO)
STRANGE (EXTRAÑO)
TOP (CIMA)
BOTTOM (FONDO).

Las variedades extraño, encanto, fondo y cima son muy inestables y se desintegraron en una fracción de segundo, pero los físicos de partículas pueden recrearlos y estudiarlos. Las variedades arriba (up) y abajo (down) sí se mantienen, y se distinguen entre otras cosas por su carga eléctrica, 2/3 y -1/3 respectivamente.

En la naturaleza no se encuentran quarks aislados. Esto es una consecuencia directa del confinamiento del color. El color asignado a cada quark no es importante, sólo lo es el que estén presentes los tres colores.

Son los Quarks (unidos por fuerzas nucleares fuertes) los que forman los protones y los neutrones.

proton

Están formados por dos quarks down y un quark up en el caso del neutrón, y dos quarks up y uno down para el protón.

 

Leptones

Los leptones son partículas consideradas como fundamentales en la nueva tabla de partículas elementales. El nombre proviene del griego “leptos” que significa pequeño. La primera partícula de este tipo que se encontró fue el electrón cuya masa, por ejemplo, es aprox. dos mil veces mas pequeña que el protón.

En física, un leptón es una partícula con Spin -1/2, que no experimenta interacción nuclear fuerte. Los Leptones son los fermiones (patículas de materia) más ligeros.

Existen 6 leptones y sus correspondientes antipartículas: el electrón, el muón, el tau y tres neutrinos asociados a cada uno de ellos.

El electrón es el leptón más conocido.

El neutrino es una partícula que al carecer de carga eléctrica es un excelente representante de la interacción débil. Éstas partículas pueden atravesar toneladas de material sin sufrir la mas mínima perturbación. Son “fantasmas” que atraviesan la materia.

Bosones

El modelo estándar explica las fuerzas como el resultado del intercambio de unas partículas portadoras de fuerza, con las partículas de materia. Cuando se intercambian estas partículas es cuando aparecen a nivel macroscópico las fuerzas.

boson

En la naturaleza encontramos que las partículas tiene una característica denominada Spin. Este espín puede tomar valores enteros y semienteros. La diferencia entre Bosones y Fermiones es que los bosones son las partículas de espín entero y los fermiones las partículas de espín semientero.

Cada tipo de fuerza es transportada por una de estas partículas:gluon

– El fotón es la portadora la interacción electromagnética.

– El gluón es la partícula portadora de la interacción nuclear fuerte que mantiene unidos a los quarks en el núcleo. Los Gluones son bosones. Al igual que el fotón, el gluón es un bosón sin masa ni carga de Spin 1. Existen asimismo 8 tipos de Gluones, siendo cada uno de ellos una combinación color-anticolor. Los quarks y los Gluones forman partículas compuestas con carga de color total neutra (se suele decir que las partículas compuestas son blancas).

– Los bosones W+, W- y Z son las partículas portadoras de la interacción nuclear débil, una de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza. Son tres tipos de partículas fundamentales muy masivas que se encargan en general de cambiar el sabor de otras partículas, los leptones y los quarks.

– El gravitón ???. A nivel de partículas fundamentales la fuerza gravitatoria es despreciable.

En resumen

Image54

23 abril 2016 Posted by | ....BV-Quàntica-nuclear, 2n Batxillerat-Física | , , , , | Deja un comentario

Daltonismo

Los objetos absorben y reflejan la luz de forma distinta dependiendo de sus características físicas, como su forma, composición, etc. El color que percibimos de un objeto es el rayo de luz que rechaza. Nosotros captamos esos “rebotes” con diferentes longitudes de onda, gracias a la estructura de los ojos. Si los rayos de luz atraviesan al objeto, éste es invisible.

foto_035
Las células de la retina son de dos tipos: conos y bastones.

– Los bastones se activan en la oscuridad y sólo permiten distinguir el negro, el blanco y los distintos grises. Nos permiten percibir el contraste.bastones-y-conos1

– Los conos, en cambio, funcionan de día y en ambientes iluminados y hacen posible la visión de los colores. Existen tres tipos de conos; uno especialmente sensible a la luz roja, otro a la luz verde y un tercero a la luz azul (RGB). La combinación de estos tres colores básicos: rojo, verde y azul permite diferenciar numerosos tonos. El ojo humano puede percibir alrededor de 8000 colores y matices con un determinado nivel de iluminación. Es en el cerebro donde se lleva a cabo esta interpretación.

Tanto los conos como los bastones se conectan con los centros cerebrales de la visión por medio del nervio óptico.

Daltonismo

El daltonismo es un defecto genético que ocasiona dificultad para distinguir los colores. La palabra daltonismo proviene del químico y matemático John Dalton que padecía este trastorno.

Esta deficiencia visual consistente en la incapacidad para distinguir diferentes colores y se transmite genéticamente a través del cromosoma X lo que provoca una mayor presencia entre los hombres. El ocho por ciento de los hombres padece esta anomalia y rara vez afecta a las mujeres. Este defecto genético es hereditario y se transmite generalmente por un alelo recesivo ligado al cromosoma X. Si un varón hereda un cromosoma X con esta deficiencia será daltónico. En cambio en el caso de las mujeres, que poseen dos cromosomas X, sólo serán daltónicas si sus dos cromosomas X tienen la deficiencia.

Herencia_ligada_sexo_image006

Los daltónicos no distinguen bien los colores debido al fallo de los genes encargados de producir los pigmentos de los conos. Así, dependiendo del pigmento defectuoso, la persona confundirá unos colores u otros. Por ejemplo si el pigmento defectuoso es el del rojo, el individuo no distinguirá el rojo ni sus combinaciones.

Hay diferentes tipos de daltoniso:

-Dicromatismo
Las personas que presentan este tipo de daltonismo tienen sólo dos tipos de conos, por lo que al faltar uno de los tipos celulares, el otro se encargará de recoger los estímulos que corresponderían al primero. De esta forma, presentan dificultad para establecer la diferencia entre el rojo y el verde o entre el azul y el amarillo.
Deficiencia rojo-verde, es la deficiencia más común. Las personas con esta deficiencia tiene dificultad para diferenciar estos dos colores.daltonismo

-Tricromatismo anómalo
Otra de las formas de daltonismo que tiene efectos similares, aunque más leves. En este caso el individuo presenta los tres tipos de conos, pero existe alguna deficiencia en los mismos que impide un funcionamiento totalmente normal.
-Acromatopsia
Es el caso más grave de daltonismo y provoca que el individuo que la padece aprecie únicamente diferencias en la escala de grises.

El daltonismo en general pasa inadvertido en la vida diaria, aunque puede suponer un problema para los afectados en ámbitos tan diversos como identificar códigos de colores de planos o elegir determinadas profesiones para las que es preciso superar un reconocimiento médico que implica identificar correctamente los colores (militar de carrera, piloto, capitán de marina mercante, policía, árbitro de fútbol, etc.). Puede detectarse mediante test visuales.

La prueba de daltonismo más famosa se basa en las Cartas de Ishihara, una serie de tarjetas donde aparecen círculos rellenos de múltiples puntos de diferentes colores.
Cada tarjeta está especialmente diseñada para que una persona sin daltonismo sea capaz de identificar el texto dibujado en su interior, normalmente un número. Sin embargo una persona que sufra daltonismo no conseguirá distinguir nada.

Captura de pantalla 2014-05-21 a la(s) 11.38.39

Haz la prueba tu mismo.

15 diciembre 2015 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario

TEMARI FÍSICA 2n BAT

En el curs actual està en vigor la nova llei d’educació, la LOMQE. En la comunitat valenciana està publicada aquesta llei en el decret 87/2015 del 5 de juny, del consell, pel qual s’estableix el currículum i l’ordenació general de l’educació secundaria obligatòria i del Batxillerat (DOCV 7554 de 10/06/15).

Blocs de continguts
Bloc 1: L’activitat científica
Bloc 2: Interacció gravitatòria
Bloc 3: Interacció electromagnètica
Bloc 4: Ones
Bloc 5: Òptica geomètrica
Bloc 6: Física del segle XX

Examen de selectivitat de Física81bwKt3FGYL

L’exercici de Física s’estructurarà en sis blocs, corresponent a cada bloc la matèria següent:

Bloc I: interacció gravitatòria
Bloc II: vibracions i ones
Bloc III: òptica

Bloc IV: interacció electromagnètica
Blocs V i VI: elements de relativitat, física quàntica o física nuclear i de partícules

Les dos opcions d’examen seran tancades. Cada opció d’examen estarà constituïda per dos problemes i quatre qüestions. Dos qualssevol dels sis blocs seran problemes, i els quatre restants, qüestions. Cada problema valdrà 2 punts i cada qüestió 1,5 punts.
El el quadre següent teniu la equivalència dels blocs d l’examen de selectiu amb els temes del llibre de text que utilitzarem durant el curs

Examen Llibre: “Éter. Física 2 batxillerat. Editorial: Ecir
Bloc I TEMA 2: Interacció gravitatòria
Bloc II TEMA 1: Vibracions i ones
Bloc III TEMA 5: òptica
Bloc IV TEMA 3 i 4: Interacció electromagnètica
Bloc V/VI TEMA 6: Física relativista
Bloc V/VI TEMA 7: Física quàntica
Bloc V/VI TEMA 8: Física nuclear

2 septiembre 2015 Posted by | 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario

Transfomador eléctrico

Un transformador  eléctrico es un dispositivo capaz de convertir una diferencia de potencial alterna en otra diferencia de potencial alterna de las mismas caracteristicas que la anterior pero de distinto voltaje o intensidad. Se utilizan para producir variaciones de tensión.

El tranformador está formado por:transformador_3d

– un núcleo, construido con finas láminas de acero dispuestas en forma de marco i pegadas entre si. Las láminas están aisladas entre ellas. El núcleo se utiliza para conducir el flujo magnético, ya que es un gran conductor magnético.

– Dos arrollamientos eléctricos, que son un hilo de cobre enrollado a través del núcleo en uno de sus extremos y recubierto por una capa aislante, que suele ser barniz. Está compuesto por dos bobinas, la primaria y la secundaria. La relación de vueltas del hilo de cobre entre el primario y el secundario nos indicará la relación de transformación. El nombre de primario y secundario es totalmente simbólico. Por definición allá donde apliquemos la tensión de entrada será el primario y donde obtengamos la tensión de salida será el secundario.

 

Funcionamiento.

Los transformadores se basan en la inducción electromagnética . Al aplicar una fuerza electromotriz en el arrollamiento primario, es decir una tensión o voltaje V1, se origina un flujo magnético en el núcleo de hierro. Al pasar la corriente por este primer arrollamiento, genera un campo magnético alrededor del núcleo de hierro. Dicho campo magnético es variable, pues ha sido creado por una corriente alterna, y dará lugar a la generación de una fuerza electromotriz , es decir tensión o voltaje V2 inducida en el segundo arrollamiento, llamado secundario.

Según la Ley de Lenz, necesitamos que la corriente sea alterna para que se produzca esta variación de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede utilizar.

Para calcular la relación de transformación (r), de acuerdo con la ley de Faraday-Henry, la fuerza electromotriz inducida en cada arrollamiento será:

V1 = – N1 ΔΦ/Δt

V2=  – N2 ΔΦ/Δt

Como la variación de flujo es la misma, al dividir las dos expresiones.

Tipos de transformadores

 – Los transformadores eléctricos elevadores tienen la capacidad de aumentar el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del arrollamiento secundario es mayor al del arrollamiento primario.

– Los transformadores eléctricos reductores tienen la capacidad de disminuir el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del arrollamiento primario es mayor al secundario.

Usos

Uno de los principales usos del transformador eléctrico es transformar la corriente alterna de entrada a nuestras viviendas de 220 v a corriente continua comprendida entre los 3 V y los 25 V, que es la que utilizan la mayoría de los circuitos electrónicos, de televisores, ordenadores, radios, cargadores…. Estos aparatos normalmente funcionan con pilas o baterías, pero cuando los conectamos a la red necesitamos transformadores.

En general, los transformadores que usamos en casa son reductores: el voltaje de salida es menor que el de entrada (220 V).

La corriente que sale del arrollamiento secundario es alterna. Para convertir la corriente alterna en continua necesitamoas cuatro diodos configurados para formar un circuito “rectificador de onda completa”.

El rectificador de onda completa, rectifica el semiciclo negativo de tensión y lo convierte en positivo, para conseguirlo uno de los métodos es utilizar un puente de diodos. La eficiencia de éste montaje es muy alta por lo que es muy utilizado.

Se trata de un montaje con cuatro diodos, en el semiciclo positivo los diodos D1 y D3 permiten el paso de la corriente hasta la carga, con la polaridad indicada. En el semiciclo negativo son D2 y D4 los que permiten el paso de la corriente y la entregan a la carga con la misma polaridad que en el caso anterior.rectificador_onda_completa

Observa el video

23 marzo 2015 Posted by | ....BIV-Electromagnet, 2n Batxillerat-Física | , , , , , , | Deja un comentario