Trabajo de Tecnología

Trabajo de Tecnología
Índice:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
¿Qué son las ondas?
Clasificación de las ondas
Características de las ondas
Historia del descubrimiento
Radiación electromagnética
Espectro electromagnético
Clasificación de las ondas en telecomunicaciones
Bibliografía:
1.
2.
3.
4.
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Enciclopedia del país
Enciclopedia Larousse
Libro de clase
Introducción
Todos los sonidos que escuchamos, las luces que nos permiten ver los objetos
que nos rodean, las transmisiones de radio o de televisión, la comunicación
mediante teléfono móvil, las microondas de un horno, etcétera, todos estos
fenómenos físicos se producen gracias a la propagación de las ondas en el
espacio.
¿Qué son las ondas?
La materia que nos rodea está formada por partículas de tamaño diminuto. Por
ejemplo, en los sólidos, las partículas están más apretadas que en los líquidos
o en los gases, pero en todos estos casos el movimiento de una partícula
puede transmitirse a partículas vecinas. Es decir, si una partícula comienza a
vibrar, puede transmitir esta vibración a la partícula que tiene a su lado y
producir que esta comience a vibrar y a retransmitir la vibración a otras
partículas.
Según este ejemplo podemos entender que una onda es una perturbación que
se propaga en el espacio y que se caracteriza por realizar un transporte de
energía, pero no un transporte de materia.
Cuando se propaga una onda, las partículas vibran alrededor de sus posiciones
de equilibrio, pero no se mueven junto con la onda. Por ejemplo, cuando se
produce una onda en un estanque o en un lago, las partículas del agua no se
mueven lateralmente; simplemente suben y bajan a la vez que transmiten esa
energía a las partículas vecinas.
Clasificación de las ondas
Las ondas se pueden clasificar en función de la dirección de vibración y en
función del medio en que se propagan.
 Ondas longitudinales y transversales:
Atendiendo a la relación que existe entre la dirección de propagación
de la onda y la del movimiento vibratorio de las partículas, las ondas se
clasifican en longitudinales y transversales.
Las ondas transversales son aquellas en que las partículas vibran
perpendicularmente a la dirección de la propagación.
Se representan mediante una línea ondulada formada por una sucesión
de crestas y valles. Las microondas y las ondas de radio pertenecen a este tipo
de ondas, al igual que las ondas sísmicas secundarias (ondas S) y las que se
propagan en una cuerda o en la superficie del agua.
Las ondas longitudinales son aquellas en las que las partículas vibran
en la misma dirección que la de la propagación.
El movimiento de cada punto lleva la misma dirección de
propagación de la onda. Este tipo de ondas se originan por compresiones y
dilataciones en el medio donde se transmiten.
El sonido es el ejemplo más característico de las ondas longitudinales.
Otros ejemplos son las ondas sísmicas primarias (ondas P), las primeras que
detectan los sismógrafos durante un terremoto, y las ondas producidas al
comprimir o estirar un muelle.
 Ondas mecánicas y electromagnéticas:
Las ondas también se pueden clasificar en función del medio por el
que se propagan.
Tanto la luz como el sonido son fenómenos ondulatorios, pero
mientras que el sonido necesita un medio material para propagarse (la
propagación la transmiten las partículas del medio, que vibran), la luz puede
propagarse en el vacío, porque en este caso no se necesita que vibren las
partículas del medio.
Las ondas mecánicas son las que necesitan un medio material para
su propagación.
Son ejemplos de ondas mecánicas las ondas sonoras y las generadas
en la superficie del agua o en cuerdas y muelles.
Las ondas electromagnéticas son las que no necesitan un medio
material para su propagación, por lo que se pueden propagar en el vacío. Una
onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación
electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están
relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de
Maxwell.
A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no
necesitan de un medio material para propagarse.
Estas ondas pueden atravesar el espacio y llegar hasta la Tierra
desde estrellas como el Sol. Pertenecen a esta clase de ondas: los rayos X, los
rayos gamma, la radiación ultravioleta, la luz visible, la radiación infrarroja,
las microondas y las ondas de radio y televisión.
Las ondas transversales pueden ser mecánicas (las de un muelle), o
electromagnéticas (las de la luz), mientras que las ondas longitudinales son
siempre mecánicas.
Características
 Amplitud: Distancia entre el cero y el punto máximo o mínimo de la
onda. La amplitud que se le asigna a la onda es siempre la del primer
punto de máxima o mínima amplitud. Es decir, una onda puede variar
en su amplitud pero se nombra como lo he mencionado antes.
 Elongación: La elongación máxima se llama amplitud(A) de la onda.
Esta es una magnitud importante, pues las ondas con mayor amplitud se
transportan, en general, más energía.
 Longitud de Onda: Distancia entre dos puntos iguales y sucesivos de
una onda. Es decir si cogemos un punto arbitrario la longitud será la
distancia que existe hasta el siguiente punto, idéntico al escogido
principalmente. Cuanto mayor sea la longitud de onda, menor será su
frecuencia.
 Periodo: El período es el tiempo que tarda la vibración que se propaga,
en recorrer un espacio igual a la longitud de onda.
 Frecuencia: La frecuencia es el nº de vibraciones u oscilaciones
completas que se realizan en un segundo. Por tanto, es la inversa del
periodo. La unidad de frecuencia es:
Hercio=HZ=𝑠 − 1
 Velocidad: Cuando un movimiento vibratorio se propaga en un medio
homogéneo, lo hace con movimiento uniforme en todas las direcciones.
Sin embargo, la velocidad de propagación es distinta para cada medio.
Historia del descubrimiento
James Clerk Maxwell fue el primer físico en realizar la observación teórica
de que un campo electromagnético variable admite una solución cuya
ecuación de movimiento se corresponde a la de una onda. Eso sugería que el
campo electromagnético era susceptible de propagarse en forma de ondas,
tanto en un medio material como en el vacío. Esta última posibilidad de
propagación en el vacío suscitó ciertas dudas en su momento, ya que la idea
de que una onda se propagara de forma autosostenida en el vacío resultaba
extraña. Además las ecuaciones de Maxwell sugerían que la velocidad de
propagación en el vacío era constante, para todos los observadores. Eso llevo
a interpretar esa velocidad de propagación constante de las ondas
electromagnéticas como la velocidad a la que se propagaban las ondas
respecto a un supuesto éter inmóvil que sería un medio material muy sutil que
invadiría todo el universo. Sin embargo, el famoso experimento de los
científicos Michelson y Morley descartó la existencia del éter y quedó
inexplicado hasta que Albert Einstein daría con la solución para la constancia
de la velocidad de la luz en su teoría especial de la relatividad.
Por otro lado los primeros experimentos para detectar físicamente las ondas
electromagnéticas fueron llevados a cabo por el austriaco Heinrich Hertz en
1888, gracias a que fue el primero en construir un aparato que emitía y
detectaba ondas electromagnéticas VHF y UHF.
Radiación electromagnética
La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y
magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando
energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el
sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación
electromagnética se puede propagar en el vacío. En el siglo XIX se pensaba
que existía una sustancia indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y
servía de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El estudio
teórico de la radiación electromagnética se denomina electrodinámica y es un
subcampo del electromagnetismo.
Maxwell asoció varias ecuaciones, actualmente denominadas ecuaciones de
Maxwell, de las que se desprende que un campo eléctrico variable en el
tiempo genera un campo magnético y, recíprocamente, la variación temporal
del campo magnético genera un campo eléctrico. Se puede visualizar la
radiación electromagnética como dos campos que se generan mutuamente,
por lo que no necesitan de ningún medio material para propagarse. Las
ecuaciones de Maxwell también predicen la velocidad de propagación en el
vacío (que se representa c, por la velocidad de la luz, con un valor de
299.792.458 m/s), y su dirección de propagación (perpendicular a las
oscilaciones del campo eléctrico y magnético que, a su vez, son
perpendiculares entre sí).
Espectro electromagnético
Atendiendo a su longitud de onda, la radiación electromagnética recibe
diferentes nombres, y varía desde los energéticos rayos gamma (con una
longitud de onda del orden de picómetros) hasta las ondas de radio y
televisión (longitudes de onda del orden de kilómetros), pasando por el
espectro visible (cuya longitud de onda se encuentra en el rango de las
décimas de micrómetro). El rango completo de longitudes de onda es lo que
se denomina el espectro electromagnético.
El espectro visible es un minúsculo intervalo que va desde la longitud de onda
correspondiente al color violeta (aproximadamente 400 nanómetros) hasta la
longitud de onda correspondiente al color rojo (aproximadamente 700 nm).
En telecomunicaciones se clasifican las ondas mediante un convenio
internacional de frecuencias en función del empleo al que están destinadas:
Clasificación de las ondas en telecomunicaciones
Sigla
Rango
Denominación
Empleo
VLF
10 kHz a 30 kHz
Muy baja frecuencia
Radio gran alcance
LF
30 kHz a 300 kHz
Baja frecuencia
Radio, navegación
MF
300 kHz a 3 MHz
Frecuencia media
Radio de onda media
HF
3 MHz a 30 MHz
Alta frecuencia
Radio de onda corta
VHF
30 MHz a 300
MHz
Muy alta frecuencia
TV, radio
UHF
300 MHz a 3 GHz
Ultra alta frecuencia
TV, radar, telefonía móvil
SHF
3 GHz a 30 GHz
Súper alta frecuencia
Radar
EHF
30 GHz a 300
GHz
Extra alta frecuencia
Radar