miércoles, 9 de noviembre de 2011

COMO FUNCIONA EL TELESCOPIO:


Espejos curvos y lentes convexos han sido usados desde tiempos muy remotos para 
concentrar la luz que nos llega del sol y así crear fuego; como es el caso de un lente de 
rocas cristalinas encontrado en excavaciones en Nimrud, ciudad  real de los asirios. Los 
escritos más antiguos conocidos acerca de la luz tienen que ver con la refracción; 
desviamiento de los haces de luz al atravesar un líquido o un vidrio, y con la reflexión; 
rebote de un haz de luz al encontrarse con una superficie lisa como un espejo.  





COMO FUNCIONA LA MAQUINA FOTOGRÁFICA:

El funcionamiento es similar al del ojo humano, la imagen es captada por el objetivo(Serie de lentes interconstruidos) y proyctada en el plano focal que es donde se enciuentra la pelicula; toda camara debe contar con lente u objetivo, disparador, obturador y compartimento para guardar la pelicula fotosensible, es decir sensible a la luz; cuando el disparador se acciona este abre el obsturador que es un mecanismo que permite el paso de la luz durante cierto tiempo y en una cantidad determinada lo que permite ¨quemar la pelicula la cual queda negativa por que los cuerpos obscuros reflejan menos luz, entonces en la pelicula esto es poco quemado, mientras que los cuerpos claros reflejan mas luz y en la pelicula esto obviamente se ve como mas quemado y por eso se ve negro.

                                                   

COMO FUNCIONA EL OJO HUMANO:

el ojo humano funciona como una cámara fotográfica diminuta , donde la entrada de la luz se hace a través de un diafragma, que sería en el ojo la pupila, y atraviesa los medios refringentes (los cuales producen refracción y reflexión) a lo largo del eje anteroposterior del ojo y llega a la retina donde se forma la imagen del punto enfocado. Esta imagen es invertida y a través del quiasma óptico donde se entrecruzan las fibras de los nervios ópticos de los globos oculares, llega la información al cerebro y la imagen final aparece en la posición que consideramos al derecho.

Dentro del ojo se encuentra un lente llamado cristalino que tiene la propiedad de incrementar el poder dióptrico para enfocar a diferentes distancias y mantenerlo por tiempo prolongado. Esto lo logra gracias a la contracción del músculo ciliar que hace que se abombe en su porción central para poder enfocar a corta distancia; lo mismo sucede en el caso de las cosas pequeñas. Con la edad, las fibras del cristalino pierden elasticidad y aún con una contracción normal del músculo ciliar, el cristalino no se abomba lo suficiente, por lo que el ojo pierde parcialmente su poder de acomodación; a esta condición se le conoce como presbicia y aparece aproximadamente después de los 40 años.

La cantidad de imágenes por segundo que pueden ser captadas por la retina del ojo, es la que permite percibir el movimiento. La nitidez de cada imagen depende de los conos, que permiten percibir colores y detalles en la luz, y los bastones, que permiten detectar sombras y formas en la oscuridad; esta nitidez también depende de si hay o no defectos refractivos en el ojo, como miopía, hipermetropía, astigmatismo y/o presbicia.

                                       

ESPECTRO DE COLORES

Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá a longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.

Espectro visible

EFECTO 3D

es cualquier técnica capaz de recoger información visual tridimensional y/o crear la ilusión de profundidad en una imagen. La ilusión de la profundidad en una fotografíapelícula, u otra imagen bidimensional se crea presentando una imagen ligeramente diferente para cada ojo, como ocurre en nuestra forma habitual de ver. Muchas pantallas 3D usan este método para transmitir imágenes. Fue inventado por Sir Charles Wheatstone en 1840.


se usa en fotogrametría y también para entretenimiento con la producción de estereogramas. La estereoscopía es útil para ver imágenes renderizadas de un conjunto de datos multidimensionales como los producidos por datos experimentales. La fotografía tridimensional de la industria moderna puede usar escáners 3D para detectar y guardar la información tridimensional. La información tridimensional de profundidad puede ser reconstruida partir de dos imágenes usando una computadora para hacer relacionar los pixels correspondientes en las imágenes izquierda y derecha. Solucionar el problema de correspondencia en el campo de la visión por computadora apunta crear información significativa de profundidad a partir de dos imágenes. Actualmente podemos disfrutar de la estereoscopía en cine con el nuevo formato Digital 3D.


el efecto 3d tradicional consiste en el crear una ilusión 3-D a partir de un par de imágenes 2D. La forma más sencilla de crear en el cerebro la percepción de profundidad es proporcionando a los ojos del espectador dos imágenes diferentes, que representan dos perspectivas del mismo objeto, con una pequeña desviación similar a las perspectivas que de forma natural reciben los ojos en la visión binocular.
  




POLARIZACIO

La polarización electromagnética es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila en un plano determinado, denominado plano de polarización. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección. En una onda electromagnética sin polarizar, al igual que en cualquier otro tipo de onda transversal sin polarizar, las oscilaciones se producen en todas las direcciones normales a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales, como las ondas sonoras, no pueden ser polarizadas porque su oscilación se produce en la misma dirección que su propagación.
Campo eléctrico y campo magnético de una onda electromagnética 

Una onda electromagnética es una onda transversal compuesta por un campo eléctrico y un campo magnético simultáneamente. Ambos campos oscilan perpendicularmente entre sí según las ecuaciones de Maxwell. Habitualmente se decide por convenio que para el estudio de la polarización electromagnética se atienda exclusivamente al campo eléctrico, ignorando el campo magnético, ya que el vector de campo magnético puede obtenerse a partir del vector de campo eléctrico, pues es perpendicular y proporcional a él.
Polarización de ondas planas

Un ejemplo sencillo para visualizar la polarización es el de una onda plana, que es una buena aproximación de la mayoría de las ondas luminosas.
Descomposición del vector de campo eléctrico en dos componentes
Descomposición del vector de campo eléctrico en dos componentes.


                                                 

NATURALEZA DE LA LUZ


La naturaleza física de la luz ha sido uno de los grandes problemas de la ciencia. Desde la antigua Grecia se consideraba la luz como algo de naturaleza corpuscular, eran corpúsculos que formaban el rayo luminoso. Así explicaban fenómenos como la reflexión y refracción de la luz. Newton en el siglo XVIII defendió esta idea, suponía que la luz estaba formada por corpúsculos lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de luz. Escribió un tratado de Óptica en el que explicó multitud de fenómenos que sufría la luz.

En 1678 Huygens defiende un modelo ondulatorio , la luz es una onda. Con este modelo se explicaban fenómenos como la interferencia y difracción que el modelo corpuscular no era capaz de explicar. Así la luz era una onda longitudinal, pero las ondas longitudinales necesitan un medio para poder propagarse, y surgió el concepto de éter como el "medio" en el que estamos inmersos. Esto trajó aún más problemas, y la naturaleza del eter fue un quebradero de cabeza de muchos científicos.

La solución al problema la dió Maxwell en 1865, la luz es una onda electromagnética que se propaga en el vacío. Quedaba ya por tanto resuelto el problema del éter con la aparición de estas nuevas ondas.

Maxwell se basó en los estudios de Faraday del electromagnetismo, y concluyó que las ondas luminosas son de naturaleza electromagnética. Una onda electromagnetica se produce por la variación en algún lugar del espacio de las propiedades eléctricas y magnéticas de la materia. No necesita ningún medio para propagarse, son ondas transversales.

Una carga eléctrica oscilando con una determinada frecuencia, produce ondas electromagnéticas de la misma frecuencia. La velocidad con la que se propagan estas ondas en el vacío es:

c = 3 10 8 m/s

EFECTO DOPPLER

EFECTO DOPPLER

El efecto Doppler se aprecia cuando una fuente de ondas se mueve. Para un observador en reposo la frecuencia de las ondas es mayor cuando la fuente se acerca y menor cuando se aleja. Por ejemplo, un coche en movimiento emite el sonido (ruido) del motor. Apreciamos un sonido más agudo (de mayor frecuencia) cuando se acerca y más grave (de menor frecuencia) cuando se aleja. Esto da lugar a ese sonido tan característico de los coches de Formula 1 cuando pasan frente a las cámaras.

En este applet se simula el efecto Doppler clásico para el sonido y relativista, cuando la fuente -en este caso luminosa- se mueve a velocidades próximas a la luz.

Efecto Doppler clásico

Es preciso ver que ocurre cuando la fuente emisora está en reposo y cuando se mueve cada vez más rápida. Conviene hacer varias simulaciones con distintas velocidades de la fuente sonora para apreciar que forma tiene los distintos frentes de onda.

Notar que los frentes que van delante de la fuente sonora están más apretados entre sí (menor longitud de onda y mayor frecuencia) que los frentes que se desplazan en sentido contrario al movimiento de la fuente.

El número que se muestra en la ventana inferior derecha (nº de Mach) es el cociente entre la velocidad de la fuente y la velocidad del sonido. De manera que para valores menores de 1, la fuente tiene una velocidad menor que la del vacío, cuando vale 1 la fuente se desplaza a la velocidad del sonido. para valores mayores que 1 la fuente tiene velocidad supersónica.

Es importante apreciar que para valores próximos o mayores que 1, los frentes de onda de agrupan dando lugar a una onda de choque que acumula una gran cantidad de energía.

Como curiosidad señalar que los aviones supersónicos producen dos ondas de choque, una proveniente del frente y otra de la cola del avión, que se superponen. Esto produce un gran aumento de presión seguido de una fuerte disminución, antes de que la presión vuelva a sus valores normales.

Efecto Doppler relativista

Es análogo al anterior, pero aplicado a las fuentes luminosos. La diferencia está en que nada puede viajar a mayor velocidad que la luz, por lo tanto el nº Mach debe ser siempre inferior a 1.

RESONANCIA, INTERFERENCIA Y PULSACIONES

RESONANCIA:

Se hace oscilar arriba y abajo, por ejemplo con la mano, el extremo superior de un muelle (círculo rojo); se supone que este movimiento es armónico, lo cual significa que es posible describirlo mediante una función coseno. Las oscilaciones del muelle así producidas se llaman oscilaciones forzadas.

Mediante el botón "Inicio", el muelle vuelve a su posición inicial. Mediante los otros dos botones, se puede comenzar o parar y continuar la simulación. Si se elige la opción "Ralentizado", el movimiento se hará cinco veces más lento. Se puede cambiar, dentro de ciertos límites, los valores de la constante del muelle, masa, constante de atenuación y frecuencia angular de la excitación. Además, se puede elegir, mediante el botón selector correspondiente, uno de los tres diagramas siguientes:
  • Los desplazamientos de la excitación y del resonador en función del tiempo
  • La amplitud de oscilación del resonador en función de la frecuencia angular de excitación
  • El desfase entre las oscilaciones de la excitación y del resonador en función de la frecuencia angular de excitación.
Se pueden apreciar tres tipos diferentes de comportamiento:
Si la frecuencia de excitación es muy pequeña (lo que equivale a que se hace oscilar el extremo superior del muelle muy lentamente), el muelle oscila prácticamente en fase con la excitación y con su misma amplitud.

Si la frecuencia de excitación coincide con la frecuencia característica del muelle, la amplitud de oscilación va creciendo cada vez más (resonancia); en este caso, las oscilaciones del muelle están retrasadas alrededor de un cuarto de período respecto a la excitación.
Si la frecuencia de excitación es muy alta, el resonador oscila con una amplitud muy pequeña y casi en oposición de fase.

Si la constante de atenuación (debida al rozamiento) es muy pequeña, el estado transitorio adquiere relevancia; por tanto, es necesario esperar algún tiempo para observar los tipos de comportamiento mencionados.

INTERFERENCIA:

La interferencia es una característica típicamente ondulatoria, que es el origen de fenómenos inexplicables desde perspectivas corpusculares. Aparentemente, la superposición de luz conduce a su aniquilación en algunos casos o a la multiplicación energética, por encima de la contribución de cada fuente, en otros. Estas aparentes paradojas se explican mediante la interferencia.

Los fenómenos de interferencia, junto a los de difracción, son los más característicos de las ondas y no están presentes en la dinámica de partículas. Por esta razón desempeñaron un papel central en las discusiones sobre la naturaleza de la luz.

PULSACIONES:

Las pulsaciones se producen cuando dos ondas armónicas de frecuencias similares se superponen. La resultante de esta superposición es una onda cuya amplitud varía, alcanzando valores máximos y mínimos de vibración, lo que se percibe como fluctuaciones alternadas de la intensidad del sonido.Las pulsaciones se producen por el desfase continuo de ambas ondas a medida que transcurre el tiempo.

                                           

VIBRACIONES FORZADAS Y FRECUENCIA NATURAL

VIBRACIONES FORZADAS:
Es la vibrura o un sistema en respuesta a una fuerza aplicada.Si el sistema es lineal,la vibración estará a la misma frecuencia que la fuerza pero si es no lineal,la vibración ocurrirá a otras frecuencias,especialmente en los armónicos de la frecuencia forzada.La vibración de máquinas es una vibración forzada,y las fuerzas son el resultado de fenómenos como el desbalanceo y la desalineación de partes rotativas y fallas en rodamientos etc.


FRECUENCIA NATURAL:

Frecuencia natural es la frecuencia propia de un cuerpo o sistema al poseer elementos elásticos e inerciales. Es la frecuencia resultante de la vibración libre.

Todo cuerpo, por mas complejo que sea tiene lo que se llama una frecuencia natural con la que vibra. La frecuencia natural de un cuerpo depende de las caracteristicas geometricas y del material del cuerpo, principalmente del momento de inercia, es decir de la masa y la forma en que esta se distribuye alrededor del centro de gravedad del cuerpo. 

Esta frecuencia basicamente determina a que frecuencia vibrará el cuerpo al recibir algun impacto o cualquier otro estimulo que lo haga vibrar. Como ejemplo, si agarras una barra de acero y la empotras en un extremo y calculas su frecuencia natural, al golpearla en el otro vibrara con esa frecuencia.

Como afecta esto?? Si a esa misma barra le aplicaras una vibracion de frecuencia que coincida con la frecuencia natural de la barra, estas empezaran a vibrar en conjunto, y la amplitud de la vibracion crecera de forma indefinida. Esto se da ya que cada vez que la barra este oscilando en una direccion la vibracion tendra la misma direccion haciendo crecer la fuerza con que se mueve. Este fenomeno se conoce como resonancia, y hace que justamente, cuando la amplitud crece de forma ilimitada, los materiales se rompan.

Esto es lo que paso en el puente de Tacoma si no me equivoco, pero no es el unico caso, la resonancia es un problema comun y muy severo. Si el puente empieza a oscilar en resonancia ira hacia arriba y hacia abajo cada vez apartandose mas de su linea media hasta que se rompa.


INTENSIDAD DEL SONIDO

La intensidad de un sonido es la magnitud de la sensación de audibilidad producida por la onda sonora. Como hemos visto en la ecuación, la intensidad depende del cuadrado de la frecuencia y de la amplitud. Pero la sensibilidad del oído varía tanto en los diferentes dominios de frecuencias que intensidades iguales producen sensaciones diferentes en las diferentes regiones del espectro de frecuencias.



Imagen:Intensidad-sonido-onda.png

RAPIDEZ DEL SONIDO

La rapidez del sonido depende del medio por el cual se propaga, 
Rapidez (m/s)

Aire (0°C) = 331
Aire (15°C) 340
Oxigeno (0°C)=316
Hidrógeno (0°C) 1.260
Agua (20°C)= 1.480
glicerina= 1950.





CUALIDADES DEL SONIDO

El sonido es una sensación percibida por el oído que llega al cerebro. Cuando un cuerpo vibra, las moléculas que lo forman se propagan en círculos concéntricos a través del aire. Es preciso establecer la diferencia entre un ruido y un sonido musical.


Las cualidades del sonido son cuatro: intensidad, altura, timbre y duración. Enseguida se analiza cada una.


Intensidad. Es la fuerza con que se produce el sonido; es decir, si es fuerte o suave. En la intensidad influye la amplitud de las ondas, o sea la magnitud de las vibraciones; además se puede comparar con el volumen.
Altura. Es una propiedad por medio de la cual el sonido puede clasificarse en agudo, medio y grave; constituye el tono del sonido. En el canto de los pájaros destacan los sonidos agudos, mismo que contrasta con el rugido de un león caracterizado por sonidos graves.


Timbre. Se le considera como el sonido característico de una voz o instrumento. De acuerdo con las vibraciones se produce el timbre, puede ser de muy variadas formas, gracias a él se nota la diferencia de los sonidos en las voces de varón y de mujer, en los ruidos de la naturaleza, de los automóviles y en la melodía producida por instrumentos musicales.


Duración. Comprende el tiempo que se escucha un sonido; éste puede ser largo o corto.



LA NATURALEZA DEL SONIDO

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. 


 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.


a continuación vamos a ver unas Imágenes relacionadas con LA NATURALEZA DEL SONIDO.