Actividad: - debes traer para la próxima clase los materiales para

Actividad: - debes traer para la próxima clase los materiales para realizar tu
mascara de la caracterización del científico que le corresponde a tu grupo
-
Preparar la exposición de los aportes científico sobre las ondas y la
biografía del autor. Debes investigar y documentarte muy bien sobre el
personaje.
CIENTIFICOS QUE APORTARON AL ESTUDIO DE LAS ONDAS Y EL SONIDO
1.TORRICELLI y PASCAL. El físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) en
1643 y posteriormente el físico francés Blas Pascal (1623-1662), midieron la presión
de la atmósfera, pero aun se estaba muy lejos de que se determinara que el sonido
se propagaba en el aire gracias a una onda de fluctuación de la presión atmosférica.
Aún en el siglo XVII muchos científicos y filósofos creían que el sonido se propagaba
a través de unas partículas invisibles que se originaban en la fuente del sonido y se
movían en el espacio hasta el oído. El concepto del sonido como una onda estaba
destinado a cambiar completamente el cuadro anterior, pero había que demostrarlo
experimentalmente.
2.BOYLE. En 1660 el científico anglo-irlandés Robert
Boyle (1627-1691) mejoró
la tecnología de vacío y pudo observar como la intensidad del sonido originado por
un timbre (tipo reloj) colocado en una campana neumática disminuía a medida que
el aire era extraído. Boyle concluyó que un medio como el aire era necesario para
la propagación de las ondas sonoras (10. Aunque la conclusión es correcta, hay una
imprecisión en la interpretación del experimento. No obstante, quedó establecido
que el sonido se propaga más como una onda que como un flujo de partículas.
3.MarinMersenne
El matemático realizó medidas cuantitativas en relación
con el sonido al hallar el tiempo de retorno de un eco y calcular un valor de la
velocidad del sonido que difería del valor real en menos del 10%. Mersenne
también fue el primero en medir de forma aproximada la frecuencia de una
nota de tono determinado. Midió la frecuencia de vibración de un cable largo
y pesado cuyo movimiento era tan lento que podía seguirse a simple vista;
después, a partir de consideraciones teóricas, calculó la frecuencia de un
cable corto y ligero que producía un sonido audible
Hoy día, Mersenne es recordado principalmente gracias a los números que llevan
su nombre: los números primos de Mersenne. Mersenne los introdujo en
su Cogitata physico-mathematica en 1641 donde conjeturó algunas propiedades
sobre ellos, algunas de las cuales sólo pudieron ser comprobadas o refutadas ya
en el siglo XX. También es cierto que tradujo y comentó las obras
de Euclides, Arquímedes y otros matemáticos griegos, y que su contribución más
señalada al avance del conocimiento fue realizada a través de una extensa
correspondencia (por supuesto en latín) con matemáticos y otros científicos de
diversos países. En un tiempo en el que las revistas científicas todavía no habían
aparecido, Mersenne fue lo más parecido al centro de una red de intercambio de
información científica.
Sin embargo, Marin Mersenne no fue principalmente matemático. En realidad
empezó escribiendo sobre teología y filosofía, pero también fue un gran tratadista
sobre teoría musical y sobre otros temas diversos.
Sus obras filosóficas se caracterizan por una gran erudición y por la ortodoxia
teológica más estricta. Su mayor servicio a la filosofía fue su entusiasta defensa
de Descartes, de quien fue consejero y amigo en París y a quien visitó en su exilio
en Holanda. Remitió a varios pensadores eminentes de París una copia
manuscrita de las cartesianas Meditations, y defendió su ortodoxia frente a los
numerosos críticos que aparecieron entre el clero de la época.
Más tarde, dejó el pensamiento especulativo y se dedicó a la investigación
científica, especialmente en temas como las matemáticas, la física y la
astronomía. Entre las obras relacionadas con este período la más conocida es la
traducción deL'Harmonie universelle (1636) en la que se trata la teoría musical y
los instrumentos musicales. Una de sus mayores contribuciones a este campo fue
la sugerencia de que
era la razón principal de un semitono. Este valor era algo más afinado que el
calculado por Vincenzo Galilei en 1588 y que todavía se utiliza: 18/17. Además
tenía la cualidad de poderse construir de forma directa con una escuadra y un
compás. La descripción de Mersenne de la determinación de la primera frecuencia
absoluta de un tono audible (84 Hz) implica que, para entonces, ya había
demostrado que la razón de la frecuencia absoluta de dos cuerdas vibrantes, que
dan un tono musical y su octava, es 1:2, y que la armonía percibida (consonancia)
de tales notas podía explicarse si la razón de las frecuencias de la oscilación del
aire también era 1:2, lo que ofrecía consistencia a la hipótesis de la equivalencia
entre las frecuencias de la fuente y el movimiento del aire.
4..Ernst Chladni
La ley de Chladni relaciona la frecuencia aproximada de la vibración de un platillo
circular, de centro fijo, con el número de líneas nodales radiales (m) y no radiales
(n):Cuando Chladni repitió este experimento en la Academia de Ciencias de París,
en 1808, se oyó una exclamación de asombro: “¡el sonido puede verse!”. Era la voz
de Napoleón Bonaparte.
f = C (m + 2n)2
donde el valor de la constante C sólo depende, en principio, de las propiedades del
platillo. Sin embargo, el exponente puede sufrir variaciones en distintos rangos de
frecuencias incluso para el mismo platillo, aunque siempre ronda el valor 2. Una
expresión más general, del tipo:
f = C (m + bn)c
amplía la relación anterior, para distintos valores de b y c, a platillos circulares no
planos como los címbalos, las campanas y las campanillas.
En el caso de placas y membranas circulares sujetas por su borde (tambores y
timbales, por ejemplo), los patrones obtenidos se componen de diámetros y
circunferencias concéntricas. En la siguiente imagen vemos algunos. Debajo de
cada dibujo aparece la frecuencia relativa con respecto a la frecuencia fundamental.
Observemos que, al contrario de lo que pasaba con la cuerda vibrante, las sucesivas
frecuencias naturales (los sucesivos parciales) no son múltiplos enteros de la
fundamental (no son armónicos).
Ondas en las cuales las partículas del medio en que se propagan se mueven
transversalmente a la dirección de propagación de la onda. Un ejemplo de ello son
las ondas circulares en el agua, ya que, se mueven describiendo todas las
direcciones del plano sobre la superficie del agua, pero las partículas suben y bajan,
no se trasladan segun las direcciones que dibujan sobre el eje horizontal. Al igual
que las ondas electromagnéticas, no se desplazan en sentido vectorial dentro del
medio según las direcciones de propagación. Dicho de otra forma, los campos
eléctrico y magnético oscilan perpendicularmente a la dirección de la propagación,
es decir, transversalmente
Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran
perpendiculares
a
llaman transversales
la
dirección
de
propagación,
las
ondas
se
Ejemplos de ondas transversales: las olas en el agua, las
ondulaciones que se propagan por una cuerda, la luz…
El físico alemán Ernst Chladni realizó numerosos descubrimientos sobre el
sonido a finales del siglo XVIII, sobre todo en relación con la vibración de
cuerdas y varillas.
Onda longitudinal
es una onda en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es
paralelo a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales reciben
también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. Algunos ejemplos
de ondas longitudinales son el sonido y las ondas sísmicas de tipo P generadas en
un terremoto.Por otro lado, cada partícula de un frente de onda cualquiera oscila en
dirección de la propagación, esto es, inicialmente es empujada en la gación por
efecto del incremento de presión provocado por el foco, retornando a su posición
anterior por efecto de la disminución de presión provocada por su desplazamiento.
De este modo, las consecutivas capas de aire (frentes) se van empujando unas a
otras transmitiendo el sonido
5.,Heinrich Rudolf Hertz
(Hamburgo, 1857 - Bonn, 1894) Físico alemán que descubrió la propagación de las
ondas electromagnéticas en el espacio y estudió la naturaleza y propiedades de las
mismas, sentando las bases que llevarían a Marconi a una invención destinada a
revolucionar las comunicaciones: la radio. En 1887, en un célebre experimento,
Hertz logró transmitir ondas electromagnéticas entre un oscilador (antena emisora)
y un resonador (antena receptora), confirmando experimentalmente las teorías del
físico inglés James C. Maxwell sobre la identidad de características entre las ondas
luminosas y electromagnéticas.
Heinrich Hertz
En su honor se denominan ondas hertzianas o hercianas a las ondas
electromagnéticas producidas por la oscilación de la electricidad en un conductor,
que se emplean en la radio; también deriva de su nombre el hercio, unidad de
frecuencia que equivale a un ciclo por segundo y que se representa por la
abreviatura Hz (y sus múltiplos: kilohercio, megahercio y gigahercio). Hertz siguió
después investigando otros temas científicos, hasta elaborar unos Principios de
mecánica (que aparecieron después de su muerte, en 1894) en los que desarrollaba
toda la mecánica a partir del principio de mínima acción, prescindiendo del concepto
de fuerza.
Biografía
Hijo de un senador, Heinrich Rudolf Hertz empezó los estudios de ingeniería, pero
luego se inclinó por la física, que estudió en Munich y Berlín. En esta última ciudad
se graduó en 1880 y fue auxiliar de Hermann von Helmholtz. En 1883 era profesor
libre en Kiel, donde comenzó a interesarse por la teoría electromagnética de
Maxwell. En 1885 marchó a Karlsruhe como profesor de física del Politécnico;
permaneció allí hasta 1889, y durante aquellos cuatro años llevó a cabo las
investigaciones que le valdrían la celebridad.
Algún tiempo antes, Helmholtz había llamado su atención respecto a un premio que,
desde 1879, ofrecía la Academia de Ciencias de Berlín a quien hallase una
confirmación experimental de la relación entre las acciones electromagnéticas y la
polarización de un dieléctrico; se trataba de demostrar la existencia de las "ondas
electromagnéticas", previstas y casi adivinadas ya desde el año 1870 por James
Maxwell, por medio del cálculo matemático.
Heinrich Hertz no mostró interés en un principio hacia aquel galardón, por cuanto
creía imposible la demostración de cualquier analogía entre tales acciones. Sin
embargo, los tiempos eran ya bastante maduros para permitir que hombres geniales
pudieran dar validez experimental a una teoría que había de constituir una de las
bases de la unidad física, y en esos mismos añosHendrik Lorentz, en Holanda,
intentaba formular una teoría aplicable a tal clase de fenómenos.
Emisor y receptor de Hertz (1887)
Pero en Karlsruhe, donde pudo contar con los instrumentos adecuados, Heinrich
Hertz logró demostrar en 1887 la propagación de la acción electromagnética en el
espacio. Para ello se sirvió únicamente de unos hilos metálicos encorvados en
forma de anillo entre cuyos extremos se dejaba una interrupción de apenas una
fracción de milímetro. Cuando una de estas anillas, adecuadamente orientada en el
espacio y usada como estación receptora, era invadida por una oleada de ondas
electromagnéticas, las variaciones del campo magnético conexas con el paso de
aquellas ondas generaban en el pequeño anillo corrientes inducidas de altísima
frecuencia, y entre los extremos del mismo anillo saltaban pequeñas chispas; tales
chispas revelaban el paso de las ondas electromagnéticas.
Hertz divulgó los resultados en el artículo Oscilaciones eléctricas muy rápidas,
publicado en losWiedemann Annalen (1887). Continuando sus investigaciones
experimentales en los dos años siguientes, Hertz consiguió medir la longitud de
onda y la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas, y halló para su
velocidad un valor muy aproximado al previsto por Maxwell (es decir, la velocidad
de la luz: 300.000 kilómetros por segundo). Mostró que estas ondas son
"transversales", como las de la luz, y descubrió asimismo que en las ondas
electromagnéticas se daban también los fenómenos de reflexión, refracción y
polarización.
Con todo ello la teoría electromagnética de Maxwell, formulada dieciséis años antes,
encontró una confirmación experimental, y fue posible establecer la naturaleza
electromagnética de la luz. Hertz hizo públicas estas investigaciones en una
memoria científica y en una conferencia pronunciada en 1889 ante la sociedad
alemana para el progreso de las ciencias naturales y de la medicina, en Heidelberg.
En Bonn, adonde había sido llamado ese mismo año para suceder aRudolf
Clausius en la cátedra de física de la Universidad, Hertz prosiguió sus experiencias,
y se ocupó de las descargas eléctricas en los gases.
El conjunto de los escritos de Heinrich Hertz se reunió en Gesammelte Werke (18941895),
obra
que
consta
de
tres
volúmenes:
Schriften
vermischten
Inhalt, Untersuchung der elektrischen Kraft y Die Principien der Mechanik.
Los Principios de la mecánica, en los cuales intentó dar una nueva forma a las leyes
fundamentales de esta ciencia, fueron su última labor, por cuanto Hertz, tras una
larga y dolorosa enfermedad, falleció cuando contaba sólo treinta y siete años.
Hacia la radio
Hay que señalar que los rudimentarios instrumentos que empleó Hertz en sus
experimentos no son en absoluto comparables a las perfectas estaciones
radioemisoras o receptoras de nuestros días. Pero ya en 1894, los trabajos de Hertz
llamaron la atención de Guglielmo Marconi, un joven físico italiano de veinte años
que comenzó a diseñar y construir, como en los experimentos de Hertz, emisores
de ondas y dispositivos para detectarlas.
Marconi perfeccionó pacientemente sus instrumentos, y la distancia de sus
transmisiones fue aumentando sin cesar: al principio la medía en centímetros, luego
en metros y después en kilómetros, hasta que en 1901 envió una señal en código
Morse desde Inglaterra hasta Terranova, hito que marca el nacimiento efectivo de
la radiotelegrafía sin hilos. La verdadera expansión de la radio como medio de
comunicación, sin embargo, vendría de manos del químicoReginald Fessenden,
ayudante de Edison. En lugar de pulsaciones de Morse, Fessenden tuvo la idea de
enviar una señal continua, modulándola según las ondas sonoras, y haciendo con
ello posible la transmisión de voz y música; en diciembre de 1906 emitió su primer
programa radiofónico.
6-GALILEO GALILEI
Galileo Galilei, generalmente conocido como Galileo, nació en Pisa el 18 de febrero
de 1564 y murió el 8 de enero de 1642. Su padre, Vincenzo Galilei perteneció a una
familia de notables quienes poseyeron una importante fortuna, él había ganado
cierta distinción como músico y matemático. A temprana edad Galileo manifestó su
aptitud por las matemáticas y la mecánica, pero sus padres deseaban que se alejara
de estos estudios que no prometían mayores ingresos y se dedicara a la profesión
médica. Todo fue en vano, y durante su juventud decidió seguir la senda de su genio
original, lo que le colocó rápidamente entre la primera categoría de los filósofos de
la naturaleza. 1.GALILEO GALILEI (1564-1642) comienza realmente la física como
ciencia, comienzan los primeros tratamientos científicos del sonido y de la música,
del estudio moderno de las ondas y la acústica. Galileo eleva a nivel de ciencia el
estudio de las vibraciones y de la correlación entre la altura o tono y la frecuencia
de la fuente del sonido (relación entre frecuencia, longitud, diámetro, densidady
tensión
de
las
cuerdas).
Dando seguimiento a sus experimentos de Pisa y otros respecto a planos inclinados,
Galileo fue capaz de establecer las leyes de caída de los cuerpos tal y como se
conocen en la actualidad. También formuló las leyes de los proyectiles, y en gran
medida anticipó las leyes del movimiento, las que finalmente fueron formuladas por
Newton. Galileo estudió las propiedades de ondas cíclicas e intentó resolver el
problema asociado con su cuadratura, también utilizó los "infinitesimales", siendo el
primero que introdujo su uso y con ello creando uno de los principios en que
posteriormente se desarrollaría el cálculo en matemáticas. En el campo de la
estática Galileo dio la primera demostración directa y completa de las leyes del
equilibrio y del principio de las velocidades virtuales. En hidrostática, él estableció
las bases para el principio de la flotación, inventó el termómetro (termómetro lento).
Aunque algunas veces se sostiene lo contrario Galileo no inventó el microscopio. Ha
sido considerado como el «padre de la astronomía moderna», el «padre de la física
moderna» y el «padre de la ciencia».
7.HELMHOLTZ
Por 1883, la Academia de Ciencias de Berlín hizo una convocatoria orientada a que
se presentaran estudios sobre el campo magnético; a instancias de Helmholtz, Hertz
comenzó
a
hacer
algunos
experimentos
al
respecto.
Construyó un circuito eléctrico que, de acuerdo a las ecuaciones de Maxwell podía
producir ondas magnéticas. Cada oscilación produciría únicamente una onda, por
lo que la radiación generada constaría de una longitud de onda grande.
Para establecer la presencia de la mencionada radiación, Hertz fabricó un
dispositivo conformado de dos espiras entre las cuales existía un pequeño espacio
de aire; Hertz se dio cuenta de que al pasar corriente por la primera espira, se
originaba
corriente
en
la
segunda.
La explicación que dio a este fenómeno fue que la transmisión de ondas
electromagnéticas se generaba a través del espacio existente entre las dos espiras.
Por medio de un detector, Hertz determinó la longitud de onda que era de 66
centímetros
o
2.2
pies
y
su
velocidad.
También el científico demostró que la naturaleza de estas ondas y la susceptibilidad
hacia la reflexión y la refracción era igual que la de las ondas de luz.
8.DEMÒCRITO
Demócrito fue un filósofo griego que vivió entre 470-380 adC. Desarrolló el concepto
del 'átomo', que en griego significa 'indivisible'. Demócrito creía que todo lo que
estaba en el universo estaba hecho de átomos, los cuales son en sí mismos
partículas microscópicas e indestructibles
Demócritos hizo excelentes observaciones en su época. Comprendió que la Vía
Láctea era una gran colección de estrellas, y que el espacio era ilimitado.
9.PITAGORAS
Filósofo y matemático griego (582 - 500 antes de Cristo), cuyas doctrinas influyeron
mucho en Platón. Nacido en la isla de Samos, Pitágoras fue instruido en las
enseñanzas
de
los
primeros
filósofos
jonios
Tales
de
Mileto, Anaximandro yAnaxímenes. Se dice que Pitágoras había sido condenado a
exiliarse de Samos por su aversión a la tiranía de Polícrates.
El estudio del sonido interesó grandemente a Pitágoras, quien según la tradición
descubrió que al pulsar una cuerda tensa los sonidos agradables al oído
corresponden exactamente a divisiones de ésta por números enteros. También se
dice que fue quien identificó las siete notas musicales y que se dio cuenta que
mezcladas en un orden numérico producían armonía. Ese tipo de descubrimientos
llevó a los pitagóricos a pensar en el número como una entidad mística que debía
ser la esencia de todo. Como las relaciones entre el sonido y los números eran tan
coherentes, pensaron que no eran privativas de la música, y que deberían expresar
hechos fundamentales de la naturaleza. De ahí que para entenderla se dedicaran a
buscar las diferentes combinaciones existentes entre los números. Por ejemplo,
pensaban que podían calcular las órbitas de los cuerpos celestes relacionando sus
desplazamientos con intervalos musicales, pues según ellos los movimientos
planetarios deberían producir la llamada música de las esferas,sonidos sólo
audibles para los iniciados en las doctrinas pitagóricas.
Esa mezcla entre la investigación científica y el misticismo produjo una visión
cósmica muy particular. Según las relaciones numéricas determinadas por los
movimientos periódicos de los planetas fijaron las distancias de éstos a la Tierra,
basándose en la velocidad con la que los veían moverse. Inicialmente consideraron
que su ordenamiento era la Luna, Mercurio, Venus, el Sol, Marte, Júpiter y Saturno,
aunque después antepusieron el Sol a Venus y Mercurio. Los pitagóricos
consideraron que los planetas debían moverse todos de manera regular en torno a
la Tierra, por lo que tenían que seguir la más perfecta de las curvas, que era el
círculo. De esta manera se introdujo en astronomía el concepto de órbitas circulares,
idea que tuvo vigencia por casi 2 000 años.
10.HIPARCO
Hiparco fue un astrónomo griego que vivió entre 190-120 adC. Hiparco creó el
primer mapa acertado de las estrellas, y mantuvo un catálogo de más de 850
estrellas con sus brillos relativos. También desarrolló el sistema de epiciclos (en
donde todo en el espacio se mueve en círculos perfectos) de los planetas, que se
ajustaron
a
la
observación,
y
mantuvieron
la
Tierra
centrada
según
el universo deAristóteles.
Hiparco recopiló una tabla de longitudes de las cuerdas, similar a las tablas de
trigonometría modernas, y se le considera el fundador de la trigonometría, una rama
de las matemáticas que estudia los ángulos de los lados de los triángulos.