"Conceptos Importantes"

Onda: Es una perturbación (cualquier tipo de alteración del medio) que se propaga, estas transportan energía de un punto a otro. Las ondas son consecuencia natural de muchos procesos físicos: las oscilaciones en océanos y lagos, ondas sonoras que viajan en el aire, ondas electromagnéticas que constituyen la luz, sismos y muchos otros.

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Las ondas son de dos tipos:

Ondas transitorias provocadas por perturbaciones de corta duración.

Ondas armónicas continuas generadas por una fuente de oscilación.

Ondas transversales en estas la dirección en que se produce la perturbación y la dirección en que se propaga son perpendiculares. Algunos ejemplos de ondas transversales son: ondas electromagnéticas, la onda que se transmite en una cuerda, las ondas en la superficie de un lago.

Ondas longitudinales en estas la dirección de perturbación y la de propagación es la misma. El sonido es una onda longitudinal.

Las ondas electromagnéticas no necesitan ningún medio para propagarse. Pueden hacerlo en el vacío, mientras que las demás necesitan un medio para su propagación por los que se les denomina “ondas materiales”.

Longitud de onda (λ): Se define como la distancia que recorre el pulso mientras un punto realiza una oscilación completa. También se define como la distancia entre dos crestas, dos valles o dos nodos consecutivos. Se mide en metros [m]

Amplitud (A): Es el valor máximo que adquiere la perturbación o magnitud del máximo desplazamiento. En el caso de una cuerda, la amplitud seria la distancia máxima que un punto de la cuerda se separa de su posición de equilibrio. Se mide en metros [m].

Tiempo (t): Es una magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos. Se mide en segundos [s].

Periodo (T): Es el tiempo que se tarda en realizar una onda, ciclo o revolución. Se mide en segundos [s].

Frecuencia (f): Es el número de oscilaciones, vibraciones, revoluciones o ciclos que se efectúan en un segundo. Se mide en Hertz [Hz].

Frecuencia angular (w): Análogo al movimiento armónico simple. Se define como el ángulo girado por una unidad de tiempo.

Velocidad de propagación (vp): Es la velocidad con la que avanza la onda. Se mide en metros sobre segundo. vp=λ f= e/t [m/s]. e=espacio recorrido.

Las ondas luminosas viajan a una velocidad de 3x10^8 m/s .

Las ondas sonoras viajan a una velocidad de 330 m/s.

Reflexión de las ondas: La reflexión se produce cuando una onda encuentra una superficie contra la cual rebota. En la reflexión el rayo incidente y el reflejado se propagan en el mismo medio.

Se denomina ángulo de incidencia el formado por el rayo incidente y la normal a la superficie y ángulo de reflexión el formado por el rayo reflejado y la normal.

Leyes de la reflexión

-El rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo plano.

-Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales: i = r

Refracción de las ondas: La refracción es cuando una onda que se propaga en un medio pasa a otro en el cual su velocidad de propagación es distinta.

Para las ondas luminosas se define el índice de refracción del medio, n, como el cociente entre la velocidad de la luz en el aire, c, y la velocidad de la luz en el medio, v: c n = v

Leyes de la refracción

-El rayo incidente, el refractado y la normal están en un mismo plano.

- La relación entre el ángulo de incidencia y el de refracción viene dado

Ley de Snell:

n1 sen i = n2 sen r.

Resonancia: Es la transmisión de una vibración de un cuerpo a otro si coinciden sus frecuencias. Cuando una fuer"a se aplica repetidamente a un sistema con la frecuencia natural de mismo el resultado es la aparición de oscilaciones de gran amplitud a este fenómeno se le conoce como resonancia

Modulación: La modulación es la alteración de una onda portadora, modifica el calor de una frecuencia, fase o amplitud de una onda y es utilizada en telecomunicaciones para transferir información desde un origen a un destino, también la modulación contribuye a proteger lase<al de interferencias y ruidos.

Potencia: Capacidad para realizar una acción. Es la cantidad de traba!o efectuado por unidad de tiempo.

Atenuación: Es la disminución de la densidad de potencia de una onda.

Decibelio (dB): es una unidad que se utiliza para medir la intensidad del sonido y otras magnitudes físicas. Un decibelio es la décima parte de un belio (B), unidad que recibe su nombre por Graham Bell, el inventor del teléfono. Su escala logarítmica es adecuada para representar el espectro auditivo del ser humano.

Nikola Tesla

(Smiljan, actual Croacia, 1856 - Nueva York, 1943) Físico estadounidense de origen serbio. Estudió en las universidades de Graz (Austria) y Praga. Después de haber trabajado en varias industrias eléctricas en París y en Budapest, se trasladó a Estados Unidos (1884), donde trabajó a las órdenes de Thomas A. Edison, entonces partidario de la corriente eléctrica continua.

Las incesantes disputas con Edison forzaron su abandono de la compañía y su asociación con George Westinghouse, quien compró las patentes de su motor y de un transformador que facilitaba la distribución de este tipo de corriente hacia los usuarios finales. Ambos ganaron la batalla de la distribución de la energía, pues el transporte de corriente alterna es más barato y sencillo que el de continua. En 1893 su sistema fue adoptado por la central hidroeléctrica situada en las cataratas del Niágara.

Tesla fundó en Nueva York un laboratorio de investigaciones electrotécnicas, donde descubrió el principio del campo magnético rotatorio y los sistemas polifásicos de corriente alterna. Creó el primer motor eléctrico de inducción de corriente alterna y otros muchos ingenios eléctricos como el llamado montaje Tesla, un transformador de radiofrecuencia en el que primario y secundario están sintonizados, de utilidad a la hora de preseleccionar la entrada de un receptor radioeléctrico. Predijo la posibilidad de realizar comunicaciones inalámbricas con antelación a los estudios llevados a cabo por Marconi, y en su honor se denomina tesla a la unidad de medida de la intensidad del flujo magnético en el sistema internacional.

Sus invenciones y patentes se sucedieron con cierta rapidez. En 1887, y como consecuencia del descubrimiento llevado a cabo por John Hopkinson en 1880, según el cual tres corrientes alternas y desfasadas entre sí pueden ser trasladadas de manera más sencilla que una corriente alterna normal, Tesla inventó el motor de inducción de corriente trifásica.

En 1891 Tesla inventó la bobina que lleva su nombre, que consiste en un trasformador que consta de un núcleo de aire y con espirales primaria y secundaria en resonancia paralela. Con esta bobina fue capaz de crear un campo de alta tensión y alta frecuencia. Dos años después descubrió el fenómeno de carácter ondulatorio denominado "luz de Tesla" en las corrientes alternas de alta tensión y alta frecuencia; mediante el estudio de estas corrientes, observó que las lámparas de incandescencia de un único polo emiten luz cuando se las aproxima a un conductor por el que pasa corriente eléctrica, y que los tubos de vidrio vacíos brillan aunque carezcan de electrodo si se les conecta por uno de sus extremos y se aproxima el otro a un conductor por el que fluye corriente de alta frecuencia. También se percató de que el cuerpo humano es capaz de conducir estas corrientes de alta frecuencia sin experimentar daño alguno.

Thomas Alva Edison

El estadounidense Thomas Alva Edison fue uno de los inventores que más contribuyeron a modificar la vida del hombre moderno. Los más de mil inventos que patentó transformaron de manera drástica las costumbres y los hábitos de consumo de las sociedades industrializadas. De la misma manera, Edison fue una figura clave en la consolidación de la nueva investigación tecnológica, rasgo característico de la segunda etapa de la Revolución Industrial.

Investigador inquieto e infatigable, trabajó en campos tan distintos como la óptica, la acústica o la electricidad. Su principal virtud fue la capacidad para aplicar los conocimientos técnicos al mundo del consumo, hecho que permitió que sus diseños adquiriesen una gran importancia en la vida de las personas.

La lámpara de filamento incandescente es quizá el invento que más celebridad otorgó a Edison. Su fabricación masiva permitió abaratar de una forma considerable la obtención de luz, de manera que hasta la gente con más escasos recursos económicos empezó a gozar de la posibilidad de iluminar sus hogares. De la misma manera, la iluminación eléctrica transformó radicalmente la imagen de la ciudades modernas, que pudieron ver alumbrado hasta su último rincón.

El fonógrafo, un ingenio que permitía grabar y reproducir cualquier tipo de sonido, fue otro invento notable de Edison. Este aparato fue el precedente del gramófono y los tocadiscos, sistemas utilizados a lo largo del siglo XX para escuchar música. De hecho, los sistemas de reproducción analógica del sonido, como los anteriormente mencionados, que estaban basados en el primitivo invento de Edison, fueron usados en todo el mundo hasta la generalización de los sistemas digitales en la década de los ochenta.

Desde 1889 Edison se interesó cada vez más por el cinematógrafo. Creó también una película sonora experimental en la que la imagen estaba coordinada con el sonido de un disco fonográfico. Más adelante, en 1912, publicó en la revista mensual Scientific American una descripción de la técnica Kinemacolor; el invento permitía obtener una imagen animada con colores naturales reproducidos fotográficamente.

Ahora bien, tan importante como sus inventos fue la actitud que Edison asumió frente a la invención tecnológica. Él representaba a una nueva generación de investigadores que desplazaron a los viejos inventores mecánicos de los siglos XVIII y XIX. Esta nueva actitud frente a la invención técnica llevó a Edison a crear, en 1876, el primer laboratorio de investigaciones industriales, precursor de los modernos centros de experimentación tecnológica, organizados en torno a equipos de científicos, técnicos y especialistas.

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. 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.

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 químico Reginald 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.

Alessandro Volta

(Como, actual Italia, 1745 - id., 1827) Físico italiano que inventó la primera pila eléctrica generadora de corriente continua. Desde joven mostró una gran afición al estudio de los fenómenos naturales. Recibió su primera formación en el colegio de jesuitas de su localidad natal, y, en oposición a sus padres, quienes le querían abogado, y a los maestros, que pretendían llevarle al estado religioso, abandonó los estudios regulares y emprendió por su cuenta el cultivo de la física.

En el curso de las investigaciones que llevó a cabo por espacio de tres años pudo comprobar una serie de propiedades que le permitieron la construcción de la primera pila eléctrica. La demostración, realizada en 1800, del funcionamiento de la primera pila eléctrica puso fin a las anteriores controversias y certificó la victoria del bando favorable a las tesis de Volta; un verdadero triunfo, que, sin embargo, no alteró la bondadosa serenidad del ilustre científico.

Un año más tarde, Alessandro Volta efectuó ante Napoleón una nueva demostración de su generador de corriente. Impresionado, el emperador francés nombró a Volta conde y senador del reino de Lombardía. El emperador de Austria, por su parte, lo designó director de la facultad de filosofía de la Universidad de Padua en 1815. Descubierta la pila, toda la actividad de Volta se orientó hacia el estudio de sus propiedades estrictamente eléctricas, como la intensidad y la conductividad, campo en el que realizó ya algunos importantes avances y anticipó otros.

Hombre excepcional por cultura, amplitud de juicio, vigor de ingenio, fuerza dialéctica, habilidad experimental, rectitud moral y fe religiosa, el sabio falleció admirado y llorado por todo el mundo de la ciencia, y legó a la posteridad el claro ejemplo de su vida y el gran beneficio de su obra. La unidad de fuerza electromotriz del Sistema Internacional lleva el nombre de voltio en su honor desde el año 1881.

Joseph Henry

Nació el 17 de diciembre de 1797 en Albany, estado de Nueva York. En 1826 comenzó a ejercer como profesor de matemáticas y física y profesor de filosofía natural en la Universidad de Princeton en 1832. Es el descubridor del principio de la inducción electromagnética, pero se le anticipó el físico británico Michael Faraday. Sin embargo, sí se le reconoció el descubrimiento del fenómeno de la auto inductancia, que anunció en 1832. A la unidad de inductancia se la denomina henrio en su honor.

Henry experimentó y perfeccionó el electroimán, inventado en 1823 por el británico William Sturgeon. Hacia 1829 había desarrollado electroimanes con gran fuerza de sustentación y eficacia y esencialmente iguales que los utilizados más tarde en dinamos y motores.

En 1831 construyó el primer telégrafo electromagnético, además de idear y construir uno de los primeros motores eléctricos. En 1842 reconoció la naturaleza oscilante de una descarga eléctrica.

Le nombraron en 1846, secretario y director de la recién formada Institución Smithsonian y desempeñó estos cargos hasta su muerte. Bajo su dirección, la institución fomentó la actividad en muchos campos científicos. Organizó estudios meteorológicos y fue el primero en utilizar el telégrafo para transmitir informes climatológicos, indicar las condiciones atmosféricas diarias en un mapa y hacer predicciones del tiempo. El trabajo meteorológico de la institución le llevó a crear elDepartamento Meteorológico de Estados Unidos. Joseph Henry falleció en Washington el 13 de mayo de 1878.

Samuel F.B. Morse

Artista estadounidense que inventó el primer sistema eficaz de telégrafo electromagnético (Charlestown, Massachusetts, 1791 - Nueva York, 1872). Era hijo del clérigo protestante Jedidiah Morse, que fue uno de los geógrafos más importantes de América en los años posteriores a la independencia. Se graduó en la Universidad de Yale en 1810 y se orientó hacia la pintura, estableciendo su estudio en Nueva York; su cuadro más conocido es un retrato de La Fayette que pintó en 1825.

De regreso de un viaje a Europa en 1832, oyó hablar de la posibilidad de transmitir impulsos eléctricos a través de cables; desde entonces compaginó su interés por utilizar este medio para enviar mensajes inteligibles con su carrera artística y con una incursión ocasional en la política municipal neoyorquina (en defensa de sus ideas contra la inmigración, los católicos y la diversidad étnica).

Como profesor de Bellas Artes en la Universidad de Nueva York entró en contacto con expertos en electromagnetismo, que le pusieron al corriente del estado de la técnica. En 1837 consiguió un socio que le aportó ayuda técnica y financiera para desarrollar un sistema de telégrafo con el que transmitir mensajes en un código de puntos y rayas de su invención (el alfabeto Morse). En 1843 consiguió la patente y el Congreso norteamericano aprobó la construcción de una línea experimental entre Washington y Baltimore.

El éxito obtenido en la primera prueba de 1844 dio paso a la extensión del telégrafo como medio de comunicación por todo el mundo, haciendo a Morse rico y famoso. Se dedicó el resto de su vida a financiar obras culturales y benéficas, al tiempo que se defendía en las polémicas sobre la paternidad del invento.

Alexander Graham Bell

(Edimburgo, Reino Unido, 1847 - Beinn Bhreagh, Canadá, 1922) Científico y logopeda estadounidense de orígen escocés, inventor del teléfono.

En estas circunstancias, en 1870 se trasladó a una localidad cercana a Brantford (Canadá) junto al resto de su familia, donde pronto su estado comenzó a mejorar. Un año después se instaló en Boston, donde orientó su actividad a dar a conocer el sistema de aprendizaje para sordos ideado por su padre, recogido en la obra Visible Speech (1866). Los espectaculares resultados de su trabajo pronto le granjearon una bien merecida reputación, recibiendo ofertas para dar diversas conferencias, y en 1873 fue nombrado profesor de fisiología vocal en la Universidad de Boston.

En esta época, con la entusiasta colaboración del joven mecánico Thomas Watson y el patrocinio de los padres de George Sanders y Mabel Hubbard (con quien se acabaría casando el año 1877), dos estudiantes sordos que habían recibido clases de Bell, diseñó un aparato para interconvertir el sonido en impulsos eléctricos. El invento, denominado teléfono, fue inscrito en el registro de patentes estadounidense en 1876.

En un primer momento el teléfono levantó todo tipo de comentarios irónicos; sin embargo, cuando gracias a las aportaciones de Emil Berliner empezó a revelarse como un medio viable de comunicación a larga distancia, se entablaron controvertidos litigios por la comercialización de la patente. El mismo día que Bell, pero unas horas después, Elisha Gray había patentado un aparato similar; actualmente se reconoce que la paternidad del invento debería atribuirse a Antonio Meucci, quien había registrado su «teletrófono» en 1871.

En 1880, Alexander Graham Bell recibió el premio Volta; el dinero obtenido con este premio lo invirtió en el desarrollo de un nuevo proyecto, el grafófono, en colaboración con Charles Sumner Tainter, uno de los primeros sistemas de grabación de sonidos conocido, aunque posterior al fonógrafo de Edison. Tras su muerte, acaecida en 1922, dejó como herencia dieciocho patentes a su nombre y doce más con sus colaboradores.

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