Qu sabes de?1. Cmoseproduceeleco?2. Queslacontaminacinsonora?3. CuntotardalaluzdelSolenllegaralaTierra?4. Decidesiesverdaderoofalso:

a) Elsonidopuedeviajarporelespacioexte-rioralaTierra.

b) Atravsdelaguaomosmejor. c) Elsonidoesmsrpidoquelaluz. d) Nadaesmsrpidoquelaluz. e) Laslentessiempreconcentranlaluz. f) Losprismasamplanlasimgenes.

aprenders a Estudiarelcomportamientodelossonidos. Prever posibles problemas causados por un

ambiente sonoro o una conducta auditivainadecuados.

Valorarelproblemadelacontaminacinacsticaylumnica.

Usarlentesyespejosparaformarimgenesdelosobjetos.

Conocerporqulosobjetostienencolor.

5Luz y sonido

La adquisicin del habla por parte de los humanos ha ido pareja al crecimiento evolutivo de nuestro cerebro, a la adquisicin de complejos hbitos sociales y a la creacin de un universo abstracto que abarca desde los mitos y leyendas hasta los clculos matemticos y las ideas cientficas. Las ideas se gestaron en nuestras mentes al mismo tiempo que las primeras palabras. Nuestra capacidad de generar y procesar sonidos es superior a la de cualquier otro animal. Luego, los humanos idearon complejos sistemas de signos que han transmitido las palabras de generacin en generacin. La humanidad aprendi a hablar y escuchar con los ojos. Las imgenes y los sonidos se entrecruzan en nuestro cerebro y gracias a ellos podemos entendernos con las personas. Nuestra especie es hija de las palabras.

Fabricar un teLFono aLmbricoAgujerea con cuidado dos botes de conserva o dos vasos de bebida metlicos en el centro de su base (el agujero debe ser menor que el cable). Introduce en el agujero de cada bote uno de los extremos de un cable o alambre metlico de ms de diez metros de longitud y haz un nudo en su parte interior para que no escape.

Coge uno de los vasos y que un compaero coja el otro, y separaros hasta donde os permita la longitud del cable. Mientras uno dirige su voz al vaso que sostiene, el otro aplica el odo a su vaso y escucha.

Explica el fundamento fsico de esta prctica.

Se escucha mejor a travs del cable?

Bien est dos veces encerrada la lengua y dos veces abiertos los odos, porque el or ha de ser el doble que el hablar.

BaltasarGracin(1601-1658)

90

5 Las ondas como propagacin de energaLasondassonunfenmenofsicomuyconocido.Porejemplo,seproducenondasaltirarunapiedraaunestanqueoalpulsarlacuerdadeunaguitarra.Fenmenosnaturalescomolosterremotosolasmareassonrealmenteondas.Latelevisin,laradio,laluzoelsonidosontambinproductodelasondas.

Lasondaspropaganenergaperonodesplazanmateria.Alsacudirunacuerdaporunextremo,laenergaviajaatravsdelacuerdaperoningunapartedelacuerdasetraslada.Igualsucedeconlasolas,quemuevenelaguaconunvaivndesubidaybajadasindesplazarsuposicin(piensaenunobjetoqueflotaenlasuperficie).

Unaondaesunapropagacindeenergasinpropagacindemateria.

Elpuntodeorigendelaondaseconocecomofuente. UnalinternaoelSolsonfuentesluminosasyunaltavozesunafuentesonora.Laspartculasdelmediopordondepasalaondaexperimentanunavibracinuoscilacin,esdecir,sedesplazanalternativamenteaambosladosdesuposicininicialtalycomohaceunpndulo.

Cuandounaondasepropaga,lospuntosdelmediomaterialexperimentanunmovimientodevibracin.

Precisamente,segnseaesemovimiento,lasondasseclasificanentransversales ylongitudinales.

Transversales.Siseataunacuerdaaunaparedysemueveunextremohaciaarribayhaciaabajoseproduceunaondaquesetrasladaalolargodelacuerda.Enestecaso,tenemosdosmovimientos.Eldelaspartesdelacuerda(quesemuevenhaciaarribayhaciaabajo,yeldepropagacindelaonda,quelohaceenunadireccinperpendicularalanterior.Elprimerosellamavibracin omo-vimiento de vibracin. Lasondasqueseproducenenelaguasonotroejemplodeondastransversales.

Unaondaestransversalcuandoelmovimientodevibracindelmedioporelquesepropagaesperpendicularalmovimientodepropagacindelaonda.

Longitudinales. Cuandosecuelgaunmuelleenunsoporte,secompruebaquetodaslasespirasseencuentranseparadaslamismadistancia.Siseestiraycomprimeelmuelle,lasespirassemuevenhaciaarribayhaciaabajodeformaqueseproducenunaszonasenlasquelasespirasestnmuyjuntasyotrasenlasqueseencuentranmsseparadas.Laperturbacinproducidasemuevealolargodelmuelle.As,elmovimientodelasespirasdelmuelleyelmovimientodepropagacindelaondacoinciden.Lasondassonoras,porejemplo,tambinsonlongitudinales.

Unaondaeslongitudinalcuandoelmovimientodevibracindelmedioyeldepropagacindelaondatienenlamismadireccin.

11

Movimientos de vibracin y de propagacin en una onda longitudinal.

Fig. 5.2

Movimientos de vibracin y de propagacin en ondas transversales.

Fig. 5.1

Sentido de propagacin de la onda

Vibracin

En el CD del alumno puedes en-contrar varios enlaces a pginas web que explican los movimien-tos ondulatorios.

CD

91

t

caractersticas de Las ondas

Elmodomssencilloparacomprenderlascaractersticasdelasondasesvercmosereflejanencasosprcticosquetodosconocemos.As,siseobserva,porejemplo,eloleajedeunlagotomandocomopuntodereferenciaunabarcaqueseencuentrasobrel,seveque,amedidaquepasanlasolas,labarcasubirybajar.Sisehaceunarepresentacindelasolasquepasanporlabarca,seobtieneunagrficacomoladelaFigura5.3.Laszonasdemayoralturasellamancrestasylasdemenor,valles.Lasondasquedandefinidasporunaseriedecaractersticas:longitud, amplitud, frecuencia yvelocidad.

Longitud de onda. Ladistanciaentredoscrestasodosvallesconsecutivossellamalongitud de onda.Serepresentaporlaletragriega(lambda).

Amplitud. Esladistanciaentreunacrestaounvalleylaposicindeequilibriodelaspartculasdelagua,esdecir,elniveldelaguacuandonoexisteoleaje.

Frecuencia. Silabarcaseencuentraenloaltodeunacrestaysecuentaeln-merodecrestasquepasanpordebajodelabarcaenunsegundo,elnmeroobtenidoeslafrecuenciadelaonda.Lafrecuenciaserepresentaporlaletra fysemideenunaunidadllamadahertzioqueseabreviacomoHz.

Tambinsedicequelafrecuenciaeselnmerodevibracionesporunidaddetiempo.Unavibracineselmovimientodeuncuerpocuandopartedeunaposicininicialyvuelveaellapasandoporelpuntodeequilibrio.Enunabarcacorresponderaalmovimientoquetienelugarcuandolabarcaseencuentraini-cialmente,porejemploenunacresta,desciendehastallegaraunvalleyvuelveasubirhastalacresta.

Velocidad.Eselespacioquerecorrelaondaenlaunidaddetiempo,ytieneelmismovalorentodoslospuntosporlosquesepropagalaonda.Enelcasodelasondas,lafrecuenciainformadeltiempoenqueserecorreunalongituddeonda,demodoqueelclculodelavelocidadsepuedegeneralizardelasiguienteforma.

velocidad=longituddeondafrecuencia

v = f

AA

1 Imaginaquehayuncorchosituadoenelaguadeunestanqueyquedescribeunaondademodoquesubeybajadiezvecesendossegundos.Calculalafre-cuenciadelaonda.

2 Calculalafrecuenciadelaondaquedescribealnadarundelfnquesigueaunaembarcacinysaltatresvecesfueradelaguaysesumergeotrastresenelintervalode20segundos.Sirecorre300mentreelpri-meryelltimosalto,culeslavelocidaddelaonda?

Actividades

Fig. 5.3 Caractersticas de una onda.

Representacin grfica del recorrido ondulatorio.Fig. 5.4

Cresta

Punto de equilibrio

Valle

CrestaAmplitud de onda

Punto deequilibrio

Longuitud de onda ()

Valle

CD

Para experimentar con las ondas, accede a la seccin de enlaces del CD del alumno.

92

5 naturaLeza y propagacin deL sonidoElsonidoesunfenmenoquenosresultamuyfamiliar.Loshumanosymuchosanimalesusamossonidosparacomunicarnos.Inclusoaquellossonidosquenoperci-bimosdemaneranaturalconnuestrosentidodelodohanencontradoaplicacionesprcticas.

Engeneral,elsonidoesunapropagacin de energamediantelavibracinde las partculas del mediopordondesepropaga.Elmovimientovibratorioconjuntodeestaspartculasconstituyeloqueseconocecomoonda sonora.

eL sonido se produce cuando vibra un cuerpo

Paraqueelsonidoseproduzcadebeexistiruncuerpocapazdeproducirvibracio-nes.Sisecolocaunareglaenelbordedeunamesaysehacefuerzasobreelextremolibre,cuandosedejasuelto,lareglacomienzaavibraryproduceunsonido.Enelcasodelosplatillos,cuandochocaunocontraotro,vibranyprovocanelsonido.Losaltavoces,losinstrumentosmusicales,unpjaroquecantaounapersonaquehablasonejemplosdecuerposqueproducensonidos.

eL sonido necesita un medio de propagacin

Elsonidonecesitaunmedioparapropagarse,nopuedehacerloenelvaco.Hayquetenerencuentaqueelaireestformadoporunaspartculasmuypequeas,aunquenosepuedenverasimplevista.

Porejemplo,siunaltavozestcolocadoverticalmenteysumembranavibra,semoverhaciadelanteyhaciadetrs.Cuandolamembranasemuevehaciadelante,empujaalaspartculasdelaireyhacequesedisponganmsjuntas.Estazonasellamadecompresin. Laspartculasdelairechocanconsusvecinas,lescomunicanelmovimientodelavibracinyrebotanhaciasusposicionesiniciales.Elresultadoesquelaperturbacinsepropagaporelaire.

Silamembranasemuevehaciaatrs,laspartculasdelairesesepararn.Lomismoquehaocurridoantes,lazonadeseparacintambinsepropagarporelaire.Elprocesoserepite,demodoqueenelinstantesiguiente,lamembranasemoverotravezhaciadelanteyproducirunazonadepartculasmuyjuntas.Deestemodo,enelaireseproducenunaseriedezonasdondelaspartculasestnjuntas,luegoseparadas,despusjuntas,etc.Laondaproducidaeslongitudinalporquesemuevehaciadelanteylaspartculaslohacenhaciadelanteyhaciaatrs.Ladireccindelmovimientodelaondaydelaspartculascoincide.

22

AA

BB

Las partculas que transmiten el sonido vibran longitudinalmente.

Fig. 5.6

Zona decompresin

Vibracin de la onda

Propagacin de la onda

Robert Boyle fue el primero en demostrar que el sonido no se transmita en el vaco.

Fig. 5.5

93

Longitud de onda ( l )

Frecuencia de un sonido

Lafrecuenciadeunaondasonoraeselnmerodezonasdecompresinqueseproducencadasegundoenlaonda.Coincideconlafrecuenciadelcuerpoquevibrayqueproduceelsonido.Igualqueocurreconcualquieronda,lafrecuenciasemideenhertzios(Hz).

Elodohumanotienemximasensibilidadparalasfrecuenciascomprendidasen-tre2000y3000Hz,aunquepuedepercibirsonidosdesde20Hzhasta20000Hz.Lossonidosqueelodohumanonopuedepercibirsedenominaninfrasonidos yultrasonidos.

Infrasonidos. Correspondenalasondassonorasconfrecuenciaspordebajodelmnimoaudiblede20Hz.Porejemplo,lasondasdeunterremoto.

Ultrasonidos. Sonlossonidosconfrecuenciassuperioresa20000Hz.Algunosanimalescomolosdelfinesylosmurcilagosusanultrasonidosparaorientarse,amododeradar.Loshumanosusamosultrasonidosenmultituddeaplicacionesindustrialesyenmedicina(ecografayfisioterapia).

ampLitud y Longitud de onda de un sonido

Laamplitud eslaalturadelacrestadelaondasonora.Cuantomayoressuvalorsig-nificaquelapartculavibraconmayorenerga.Laamplitudespercibidapornuestroodocomointensidad sonora. Comnmenteseutilizaeltrminovolumenparareferirsealaintensidadsonora.

Lalongitud de ondaesladistanciaqueexisteentredoszonasdecompresincon-secutivas.

veLocidad

Lavelocidadesladistanciarecorridaporlaondaenlaunidaddetiempo.Laveloci-daddelsonidoenelaireesde340m/saunatemperaturade20Cyunapresinde1atm.Peroestavelocidadnoessiemprelamismaporquedependedelatempera-tura,delahumedadydelapresindelaire.

Lavelocidaddelsonidoenloslquidos,comoelagua,esmuchomayorqueenelaireydependedevariosfactores(temperatura,profundidad,salinidad,etctera).

Enmediosslidos,lavelocidaddelsonidotodavaesmayorqueenmedioslquidos.Engeneral,cuantomsligadasestnlaspartculasconstituyentesdeunmedio,msrpidosetransmiteelsonido(Tabla5.1).

CC

DD

EE

3 Dosballenasestnseparadas10kmdedistan-cia.Silaprimeraemiteunallamadaylasegundaleresponde,calculacuntotardalaprimeraenrecibir

larespuesta.(Utiliza1500m/scomolavelocidaddelsonidoenelaguamarina).

Actividad

Actividad resuelta

Un indio de la tribu sioux quiere ayudar a cruzar las vas del tren a una manada de bisontes. Para ello aplica su odo sobre las vas metlicas del ferrocarril. Tarda 5 s en comenzar a or el sonido de la locomotora. Sabiendo que la velocidad del sonido en el acero es de 5050 m/s, a qu distancia est el tren?

Seaplicav = st ysesustituye:5050m/s= s

5s Dedonde:s=25250m

Fig. 5.7 Caractersticas de una onda sonora.

Aire (0 C) 3 31,6 m/s

Aire (20 C) 340 m/s

Hidrgeno (0 C) 1 280 m/s

Agua (0 C) 1 390 m/s

Agua (20 C) 1 484 m/s

Madera (20 C) 3 900 m/s

Acero (20 C) 5 050 m/s

Vidrio (20 C) 5 200 m/s

Tabla 5.1Velocidaddelsonidoenalgunosmedios.

94

5 propiedades deL sonidoCuandoelsonidollegaanuestrosodosnosproduceunassensacionesllamadasintensidad,tonoytimbre.

Intensidad.Estrelacionadaconlaenergaquetransportalaondasonoraenunsegundo.Dichaintensidaddependedelaamplituddelaonda.Lossonidosfuertes, comoeldeuntrueno,correspondenaondascuyaamplitudesgrande.Porelcontrario,lossonidosdbilessonondassonorasdeamplitudpequea.Laintensidaddelossonidossemideendecibelios.EstaunidadserepresentapordB.Laintensidadmsdbilquepuedepercibirunodohumanonormalcorrespondea0dB.

Tono.Lafrecuenciadeunaondasonoradeterminaeltonodelsonido.Silafre-cuenciaesgrande,eltonosellamaagudo.Siespequea,grave.Lasirenadeunaambulanciaproduceunsonidoagudo.Eltruenoesunejemplodeunsonidograve.

Timbre.Sivariosinstrumentosdemsicatocanlamismanota,nuestroodopuedeidentificarcadainstrumento.Decimosquecadainstrumentotieneuntimbrediferente.Lasnotasqueproducecadainstrumentomusicalnoestnformadasporunasolaondasinoporlasumadevarias.Encadainstrumentolacombinacindeondasesdiferenteporloquecadaunoproduceunsonidoconuntimbredistinto.

33

4 Dibujadosondassonorasquetengan:a) Elmismotono,perodiferenteintensidad.

b) Lamismaintensidad,perodiferentetimbre.c) Elmismotimbre,perodiferentetono.

Actividades

Sabas que...*La unidad de intensidad sonora recibe el nombre de bel en ho-nor de Alexander Graham Bell (1847-1922), estudioso del soni-do y creador de la patente del telfono. Para medir el sonido se utiliza generalmente un mltiplo del bel, el decibel (dB).

Sonido agudo y sonido grave (a). Dos sonidos del mismo tono; uno fuerte y otro dbil (b). Sonidos de la misma frecuencia y de timbre distinto (c).

Fig. 5.8

Umbral de audicinRespiracin pausadaRumor de hojasMurmullo suaveConversacin normalAutomvil en marcha

Peligro en exposicin constanteTrfico densoCamin (a 15 m)Tren en un tnel

Umbral de dolorConstruccin (a 3 m)Concierto de rockMartillo neumticoDespegue de un reactorCohete espacial

0 dB10 dB20 dB30 dB 50 dB60 dB

70 dB 90 dB100 dB

110 dB120 dB130 dB150 dB180 dB

Tabla 5.2Escaladeintensidadsonora.

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

Violn

Piano

Diapasn

a) b)

c)

Agudo Fuerte

Grave Dbil

95

reFLexin deL sonidoElsonidoviajanecesariamenteatravsdeunmedio,quepuedesergaseoso,lquidooslido.Mientrasviajaporelmismomedio,suvelocidadsemantieneconstante.Silasondassonoraslleganaunafronteraenlaqueelmediocambia,puedenocurrirdosfenmenos:

Lasondaspenetranenelnuevomedioycontinanviajandoporl. Lasondasrebotanosereflejanenlafronteradelosdosmediosyvuelvenal

medioinicial.

Lareflexindelsonidoeselcambiodedireccinqueexperimentacuandollegaalasuperficiedeunmedio.

Enlamayoradeloscasos,ocurrensimultneamentelatransmisinenelsegundomedioylareflexinhaciaelprimero.Laenergaquetransportanlasondassonorasinicialmente,sereparteentrelasondasquesetransmitenylasondasreflejadas.Lareflexindelasondassonorasesunproblemaimportantealahoradeestudiarlaacsticadelassalasdeconciertoylosauditorios.Alavez,hapermitidodesarrollartcnicascomoelsonarolaecografadegranutilidadenmuchoscampos.Siunaondasonoraincideperpendicularmentesobreunasuperficiereflectora,vuelvesobresmismaenlamismadireccinysentidocontrario.Perosilaondaincidenteformaunngulonoperpendicularconlasuperficiereflectora,elngulodelaondareflejadaesigualalngulodelaondaincidentedelmodoquesemuestraenlaFigura5.9.

eco y reverberacin

Elecoesunfenmenoporelcualunsonidosereflejaenalgnobstculoy,alcabodeuntiempo,lasondasreflejadasvuelvenenpartealpuntodepartida.Eltiempoquetranscurreentrelaondaemitidaylareflejadadebepermitirpercibirlasclaramentecomodistintas.Cuandolaondareflejadavuelvealpuntodepartida,laoriginalyadebehaberseextinguido.

Eltiempomnimoparaqueelodoreconozcacomodistintaslaondaoriginalylareflejadaseconocecomotiempo de persistencia. Estetiempoes0,1sparasonidosmusicalesy0,07sparasonidoscomolaspalabras.Tambinpuedesabersesihabrecoonoapartirdeladistanciaentreelfocoemisorylapareduobstculoenelquelasondassonorassereflejan.Estadistanciamnimaesde11,34mparasonidoscomolaspalabras.Parasonidosmusicalesladistanciadebesermayor,hastaunos17m,parapoderapreciarbienelefectodeleco.

44

AA

Actividad resuelta

Despus de dar una palmada a una cierta distancia de un talud, el eco tarda 1,2 segundos en escucharse. A qu distancia est el talud?

Tomando340m/scomovelocidaddelsonidoenelaireyaplicando v = st:

340m/s= s1,2s

Dedondesededuces=408m

Reflexin de ondas segn su ngulo de incidencia.

Fig. 5.9

Onda originalOnda reflejada

ngulo dereflexin

ngulo deincidencia

Superficie reflectora

CD

En el CD del alumno encon-trars actividades interactivas y curiosidades acerca del so-nido para afianzar tus conoci-mientos.

96

5Uso de la sala t (s)

Teatro hablado 0.4 1

Msica orquestal 1.5

pera 1.6 - 1.8

Tabla 5.3Tiemposdereverberacinptimosparaunasala.

Sabas que...*Los murcilagos y los delfines dis-ponen de sonares naturales que les orientan en sus movimientos y localizacin de presas.

Lareverberacinesunfenmenomuyparecidoaleco.Seproducecuandolasondasreflejadaslleganaloyenteantesdequelaondaoriginaldejedeorse.Elefectoesparecidoaunaligeraprolongacindelsonidooriginal.

Lassalasseconstruyendeformaquesutiempodereverberacinseaeladecuadoparaelusoqueselesvaadar.Unasaladeconferenciasprecisaruntiempodereverberacincorto,demodoquenoseproduzcanreflexionesquedificultenlain-teligibilidadlosdiscursos.Deacuerdoconlosdatosdela abla5.3,losteatrosdebenteneruntiempodereverberacinmenorqueeldeunteatrodepera.

snar

Elsnar(delingls,Sound Navigation And Ranging)esunsistemadeclculodedistanciasylocalizacindeobjetosquetrabajaconultrasonidos.FuedesarrolladodurantelaSegundaGuerraMundialyusadoenlaguerrasubmarina,tantoparadetectaralossubmarinosenemigoscomoparaguiarlostorpedoshaciasusblan-cos.

Elfuncionamientodelsnaressimple.Unemisorenvaultrasonidos.Cuandochocanconunobjeto,sereflejanysoncaptadosporelreceptor.

Tienegranaplicacinparaverelfondomarinoyponerenavisoabarcosysub-marinosdepeligrosparasunavegacin.Parabarcospesquerostieneutilidadenlalocalizacindebancosdepeces.

ecograFa

Laecografa esunatcnicaqueseusaenmedicina.Sebasaenlautilizacindeultra-sonidos,esdecir,sonidoscuyafrecuenciaesmayorde20000Hz.Comorecordars,esaeslamximafrecuenciaquepuedepercibirelodohumano.

Laecografapermiteobservarrganosytejidosascomolostumores.Tambinesmuyusadaparaobservareldesarrolloylosmovimientosdelfetoduranteelemba-razo.Otrocampodeaplicacineseldelacardiologaporquepermitevisualizarelcoraznysufuncionamientoentiemporeal.

BB

CC

Fig. 5.10 Ecografas de un hombre adulto y de una mujer embarazada. Las imgenes muestran un rin y un feto.

T

97

eL odo y La audicinLosanimalespuedenemitirsonidosdefrecuenciasmuydiver-sas.Percibenlasvibracionesquesetransmitenatravsdelagua,delaireeinclusolasdelsueloolamadera.Enelcasodeloshumanoslasondassonoraslleganalaoreja,penetranporunconductoyhacenvibraraltmpano.Estavibracinsetransmitealodointernoy,deall,alcerebro.

Elrganodelodointervieneendosprocesos:laaudicinyelmantenimientodelequilibrio.Sepuedeconsiderardivididoentrespartes:odo externo, odo medioyodo interno. Losdosltimossealojanenelinteriordelhuesotemporaldelcrneo.

ruido y contaminacin acsticaElruidosedefinecomounsonidomolestoconunaintensidadelevada.As,unaconver-sacinpuedeserconsideradacomoruidoporlaspersonasquenoparticipanenella.

Lacontaminacin acsticaeslaalteracindelascondicionesnormalesdelsonidodeunazona.Laprovocanactividadeshumanascomoeltrficodeautomvilesyaviones,lasindustrias,laconstruccindeedificios,lasobraspblicas,lasdiscotecas,etc.Lacontaminacinacsticapuedecausargravesdaosenlasaludyenlacalidaddevidadelaspersonas.

riesgos de La contaminacin acstica

Losprincipalesriesgosdelacontaminacinacsticasonladisminucinenlacapa-cidadauditivaylaposibilidaddetrastornospsicolgicosyfisiolgicos.

Lostrastornos fisiolgicos incluyendolordecabeza,tensinmuscular,dila-tacindelaspupilas,parpadeoacelerado,incrementodelapresinarterial,aceleracindelritmodelarespiracinydellatidodelcorazn(taquicardia),quepuedellegaralinfarto.

Lostrastornos psicolgicosincluyenunadisminucindelaatencinydelamemoria,insomnio,sensacindefatigaydepresin.Tambin,estrsyansiedad,irritabilidadyagresividad.

Lostrastornos auditivossonlosmsfrecuentes.Unsonidofuerte(deunos140dB)comounaexplosinoundisparocercadelodopuedeproducirlaroturadeltmpanoyotraslesionesirreversiblesllamadastrauma acstico.Laexposi-cinprolongadaaruidosdegranintensidadproducelesionesprogresivasconunaprdidaparcialdeaudicin.Otrasseacompaanderuidosyzumbidosenelodointerno(tinnitis).

medidas contra La contaminacin acstica

Elnivelderuidoosonidosnodeseadossepuedereducirsiseusandiferentesele-mentos:

Taponesyorejerasparalosodoscomolosempleadosporlostrabajadoresquemanejanlosmartillosdeairecomprimido.

Materialesaislantesyreflectantes,comoloscristalesdoblesdelasventanas. Sustanciasabsorbentes,comolasalfombrasylascortinas. Barrerasacsticasparaamortiguarelruidoproducidoenlascarreteras. Silenciadoresquesecolocanenlostubosdeescapedeloscochesylasmotos.

55

66

AA

BB

Sabas que... *Las principales actividades con niveles peligrosos de ruido son el trfico, las industrias, el despegue de aviones, las obras pblicas, la construccin y los pubs y discotecas.

Fig.5.12

Sonmetro para medir ruido.

Fig.5.11 Estructura interna del odo.

5 naturaLeza y propagacin de La LuzDesdemuyantiguo,loscientficoshanintentadoaveriguarqueslaluz,cmoseproduceycmosepropaga.

Laluzesuntipodelasllamadasondas electromagnticas.Estasondaspresentanunadiferenciafundamentalconrespectoalasondasvistashastaahora,pues,alcontrarioqueotrostiposdeonda,sepropaganporelvaco,esdecir,porloslugaresdondenohayningunaclasedemateria.

Elconjuntodelasondaselectromagnticas,tambinconocidocomoespectro elec-tromagntico,abarcadesdelasondasquetransportanmsenerga,comolosrayosgamma,hastalasmenosenergticas,comolasondasderadio.

La Luz transporta energa

Hayhechosexperimentalesqueconfirmanquelaluztransportaenerga.Porejemplo,losrayosdeluzconcentradosconunalupapuedenllegaraquemarunpapel;conlaluz,lasplantasrealizanlafotosntesisyproducensustancias.Segnemitanonoluzpropia,losobjetospuedenserfuentesprimariasosecundarias.

Fuentes emisorasofuentes primarias.Assecomportaunabombillaencen-dida,unallama,unapantalladetelevisin,elSolocualquierestrella.

Reemisores de luz o fuentes secundarias.Sonobjetosquenoemitenluzpropiaperoreemiten,enparteototalmente,laquelesllega.SonejemplosunespejoolaLuna.

Lasfuentesluminosaslosonpordistintascausas.Muchoscuerposemitenluzcuandoalcanzantemperaturaselevadasopormediodereaccionesqumicas,comolasqueproducenlaslucirnagas.

comportamiento de Los cuerpos Frente a La Luz

Cuandolaluzllegaaunobjeto,unapartedeellaserefleja.Sielobjetoestranspa-rente,comoelvidrio,laluztambinpasaatravsdelyserefracta.Tambinpuedeocurrirqueunafraccindelaluzseaabsorbidaporelobjeto.Normalmente,laabsor-cindalugaraunaumentodelatemperaturadelcuerpo.Losobjetos,segndejenpasaronolaluz,sedenominanopacos, transparentesotranslcidos.

Opacos. Sinodejanpasarlaluzenabsoluto,comolosmetales. Transparentes. Sidejanpasartotalmentelaluzatravsdeellos,comoelcristal. Translcidos.Sidejanpasarparcialmentelaluz,peronopermitendistinguirlas

formasdelosobjetoscuandosemiraatravsdeellos.Porejemplo,loscristalesdelasventanasdelcuartodebao.

77

AA

BB

Rayos gamma 10-14 10-12 J

Rayos X 10-17 10-14 J

Rayos ultravioleta 10-18 10-19 J

Luz visible 10-19 J

Rayos infrarrojos 10-23 10-20 J

Microondas 10-25 10-33 J

Ondas de radio 10-31 10-25 J

Tabla 5.4 Energadedistintasondaselectromagnticas.

Fuente primaria: bombilla (a) y fuente secundaria: Luna (b).

Fig. 5.14

a)

b)

98

400 nm 450 nm 500 nm 550 nm 600 nm 650 nm 700 nm 750 nm

Infrarrojo

Ultravioleta Espectro visible por el ser humano (Luz) Infrarrojo

Frecuenciaextremadamente

baja

Onda media

Onda corta

Onda larga

RadioMicroondas

RayosGamma

Rayoscsmicos

Rayos X UV-A/B/C

Ultravioleta

UHFVHF

Radar Espectro visible por el ser humano dentro del espectro electromagntico.

Fig. 5.13

99

veLocidad de La Luz

Laluzsepropagapordistintosmediosytambinporelespaciovaco(adiferenciadelsonido),dondealcanzasumximavelocidad.EstavelocidadeslamayorquecualquiercuerpopuedealcanzarenelUniverso.EsunadelasllamadasconstantesuniversalesyapareceenmultituddefrmulasfsicassobreelcomportamientodelUniverso.Serepresentaporlaletracysuvalores:

c=299792458m/s

Pararecordarlomsfcilmenteseutilizac=300000000m/s.

Enelaire,elaguaoelvidrio,laluzviajamslentamentequeenelespaciovaco.Elcocienteentrelavelocidaddelaluzenelvaco(c)ylavelocidaddelaluzenunmediodeterminado(v)seconocecomondice de refraccin (n)delmedio:

n = cv

Actividad resuelta

La distancia entre la Tierra y la Luna es de 384 400 km. Calcula el tiempo que tardara una seal luminosa en llegar a la Tierra desde nuestro sat-lite.

Lavelocidaddelaluzesc=300000000m/sys=384400km

Enlaecuacinv= stsesustituyenesosvalores:

300000000m/s= 384000000mt

Dedonde,t =1,28s

La Luz se propaga en Lnea recta

Unacaractersticadestacadadelaluzeselhechodequesepropagaenlnea recta.Estoseponeenevidenciacondistintosexperimentos.

Siseobservaunhazestrechodeluzcomoelquepasaporunpequeoagujeropracticadoenunapantallaopaca,sevequeelhazesrectilneo.Esms,siseprac-ticaunsegundoagujeroenotrapantallaysealineanambosagujerosconlafuenteluminosa,secompruebacmolaluzllegaapasarporambos.

Otrapruebadelapropagacinrectilneadelaluzeslaformacindesombras.Unasombraesunazonadondenolleganlosrayosdeluzdeunafuenteporquehayunobstculo.Sisecolocaunobjetoopaco,comounlibro,delantedeunabombillaountubofluorescente,seobservaquealrededordelasombraseformaunazonamenososcura,lallamadapenumbra. Estoseproducesiemprequelafuenteluminosaseaextensa.

Uncasoagranescaladesombraseseldeloseclipses.EleclipsesolarseproducecuandolaLunaseinterponeentrelaTierrayelSol,yproyectasusombrasobrelaTierra.EleclipselunarseproducecuandoeslaTierralaqueseinterponeyproyectasusombrasobrelaLuna,demodoqueimpiderecibirlosrayossolares.

CC

DD

Aire 1,003

Agua 1,33

Cuarzo 1,46

Polietileno 1,50

Vidrio de plomo o Flint 1,62

Diamante 2,4

Silicona 4,01

Tabla 5.5ndicesderefraccindealgunosmedios.

Penumbra

Sombra totalSombra ntida

Fuente luminosa extensaFuente luminosa puntual

La luz se propaga en lnea recta.Fig. 5.15

Formacin de sombras ntidas y de penumbras.

Fig. 5.16

5 reFLexin de La Luz. espejosCuandounrayodeluzincidesobreunasuperficie,comoladeunespejooelaguatranquiladeunlago,cambiasudireccinycontinalapropagacinporelmediodelcualprovena.

Lareflexineselcambiodedireccinquesufreunrayodeluzcuandollegaalasuperficiedeuncuerpo.

Elrayoquellegaseconocecomorayo incidenteyelrayoquesalecomorayo refle-jado. Larectaimaginariaperpendicularalasuperficiedereflexin,quepasaporelpuntodeincidencia,seconocecomonormal.Elnguloqueformaelrayoincidenteconlanormalsellamangulo de incidencia yelqueformaelrayoreflejadoconlanormal,ngulo de reflexin(Figura5.17).

Elrayoincidente,elrayoreflejadoylanormalestnenelmismoplano.

Elngulodeincidenciaesigualalngulodereflexin.

reFLexin especuLar y reFLexin diFusa

Silaluzincidesobreunasuperficieperfectamentelisa,losrayosquelleganparalelossalentambinparalelosdespusdereflejarse.Eslareflexin especular.Lasuper-ficiedelaguadeunlagotranquiloproduceestaclasedereflexin.

Encambio,ensuperficiesrugosas,losrayosincidentesparalelosproducenrayosreflejadosquenosonparalelosentres,debidoaquelainclinacindelasuperficievaradeunpuntodeincidenciaaotro.Recibeelnombredereflexin difusa. Lareflexindelaluzproducidaenunahojadepapelesdetipodifuso.

espejos

Losespejossonobjetoscuyassuperficiessehanpulidoextremadamenteparaqueproduzcanreflexinespeculardelaluzqueincidesobreellos.Unespejoperfectoseraaquelquereflejaratotalmente,demodoespecular,laluzqueincidesobrel.

Espejos planos

Sisecolocaunobjetodelantedeunespejoplano,sepuedeversuimagen.Losrayosquesalendelobjetolleganalojodespusdereflejarseyelojointerpretaquelosrayosprocedendeunpuntoimaginariodetrsdelespejo,poresosedicequelaimagenesvirtual porquesehaformadoconrayosnoreales.Existeotraclasedeimgenesllamadasreales.Estas imgenesestnformadasporlainterseccinderayosrealesysepuedenproyectarenunapantallacomoocurreenunproyectordediapositivasoenelcine.

88

AA

BB

B1B1

x

x

x

x

100

Pantalla

Espejo

Imagenproyectada

Imagenreflejada

Objeto

Formacin de una imagen virtual (a) y de una imagen real (b).

Fig. 5.19

a)

b)

Fig. 5.18 Reflexin especular (a) y reflexin difusa (b).

Superficie lisa

Rayos incidentes

Rayos reflejados

Superficie rugosa

a) b)

Fig. 5.17 Reflexin de un rayo de luz.

ngulo de incidencia

ngulo dereflexin

Normal Rayoreflejado

Rayoincidente

^r^

Experimenta con espejos con las actividades que se proponen en el CD del alumno.

CD

101

Espejos curvos

Existendosclasesdeespejoscurvos:cncavosyconvexos.

Losespejoscncavosestncurvadoshaciadentroylosconvexoshaciafuera.Laparteexteriordeunacucharamuypulidasepodrautilizarcomoespejocncavoylaparteexterior,comoconvexo.

Todoslosrayosparalelosquelleganaunespejocncavosereflejandeformaqueseconcentranenunpuntollamadofoco F. Poresaraznsedicequelosespejoscncavossonconvergentes.

Losespejosconvexossecomportandemaneradiferente.Reflejanlosrayospara-lelosdemaneraquetodosparecenprocederdeunpuntoquetambinsellamafoco F. Losespejosconvexosson,portanto,divergentes.

Losespejoscurvosson,enrealidad,untrozodeunaesfera.Comolaesferatieneuncentro,enlosespejoscurvostambinsepodrdefinirunpuntoCcomocentro delespejoycorrespondealcentrodelaesfera.ElfocodelosespejosconvergentesydivergentesestsituadoenelpuntomediodelejequeuneelcentrodelespejoconelcentroCdelaesfera.Lalneaquepasaporelcentroyporelfocodeunespejosellamaeje.

Paraobtenergrficamentelasimgenesqueseformanenlosespejoscurvos,sepuedeutilizarelprocedimientorepresentadoenlafigura:

Deacuerdoconsuscaractersticas,unaimagenpuedeser mayor omenor encom-paracinconeltamaodelobjeto;derechaoinvertida(silaimagenaparecebocaabajo).

Losespejoscncavosseutilizancomoreflectoresenlosfarosdeloscoches.Conlosespejosconvexossepuedenobtenerobservacionespanormicasdegrandesngulosensupermercadosycrucesdecalles.

B2B2

Fig. 5.20 Espejos cncavos y convexos.

5Elperiscopioestformadopordosespejosplanos.Sirveparaverlosobjetosalosqueelobservadornotieneacceso.Sontpicoslosutilizadosensubmarinosoentrincheras.Explicasufuncionamientoutilizandoelesque-madelafigura.Sitienesalgunaduda,puedesutilizardistintasfuentesdeinformacin,comolibros,enciclopediasoInternet,paracomprendercmofuncionan.Recuerdaquelosperiscopiosseutilizanensubmarinossituadosbajoelaguaparaverobjetosqueestnenlasuperficie.

Actividad

Visor

Espejos

1 1

2 23

3

FC

F

C

F = focoC = centro

a b

Formacin de imgenes en espejos curvos: imagen real (a) y virtual (b).

Fig. 5.21

1 Rayo paralelo al eje y que pasa por el foco. 2 Rayo perpendicular al espejo que pasa por su centro.

3 Punto donde cortan los rayos anteriores.

102

5 reFraccin de La Luz. Lentes y prismasLarefraccinesladesviacinquesufreunrayodeluzcuandopasa

deunmedioaotro,porejemplodelairealagua,delairealvidriooalrevs.

Elrayoquellegaalasuperficiedeseparacinseconocecomorayo incidente, yelquesaledelpuntodeincidenciaypenetraenelsegundomediosedenominarayo refractado.

Tambinenelcasodelarefraccinestiltenerencuentalanormalorectaimagi-nariaperpendicularalasuperficiedeseparacindelosdosmediosenelpuntodeincidencia.(VaselaFigura5.22).

Elrayoincidente,elrayorefractadoylanormalestnenelmismoplano.

Cuandolaluzpasadeunmedioaotroenelquesepropagaaunavelocidadmenor,elrayorefractadoseacercaalanormal,ysealeja,siocurrealrevs.Sielrayoincideperpendicularmentealasuperficie,nosedesva.

Elfenmenodelarefraccinexplicavarioshechos,comoquelosobjetossumergidosenaguanosparezcancurvadosodesplazadosdesuposicin.Estosepuedecom-probaralsumergirunavarillaenunvasodeagua.Tambinexplicaquelaspiscinasolosacuariosnosparezcanmenosprofundosdeloquerealmenteson.

Lentes

Laslentessonobjetostransparentesquepresentancurvaalmenosunadesuscaras.Cuandolaluzprocedentedelosobjetospasaatravsdeellas,produceimgenes.Igualqueocurreenlosespejos,lasimgenesformadaspuedenserrealesovirtuales,demayoromenortamaoqueelobjeto,yderechasoinvertidas.

Normalmente,seconstruyendevidrioysonlabasedelamayoradeaparatospti-cos:microscopios,telescopios,cmarasfotogrficas,etc.Tambinsonusadasparacorregirlosdefectosvisualestantoenformadegafascomodelentillas.

Seclasificanenconvergentes ydivergentes.

Lentesconvergentes,silosrayosqueentranparalelosseencuentranenunpuntoalasalida.Estepuntosellamafoco Fdelalente.

Lentesdivergentes,silosrayosqueentranparalelossalenseparndoseentres.Elfocodeestaslentesseencuentraprolongandoestosrayosdivergenteshaciaelladoenelqueconvergeran.Sellamafocovirtual F.

Elejedeunalenteeslalnearectaquepasaporelfocoyporelpuntocentraldelalente.

EnlaFigura5.23sepuedevercmolaslentesconvergentessonmsgruesasporelcentroqueporlosextremos,mientrasqueenlasdivergentesocurrelocontrario.

99

AA

r^

i^

r^

i^

Luz r

efra

ctad

a

Luz

inci

dent

e

Lnea imaginaria(normal)

Bicncava Planocncava ConcavoconvexaPlanoconvexaBiconvexa

Lente divergente. Foco virtual

Foco

Foco

Lente convegente. Foco real

Representacin de la recta normal.

Fig. 5.22

Trayectoria de los rayos de luz y situacin del foco en una lente convergente (a) y en una divergente (b).

Fig. 5.23

Tipos de lentes segn la forma de sus caras.

Fig. 5.24

Aire

AguaAgua

Aire

= ngulo de refraccin= ngulo de incidencia

^r^

a)

b)

103

1

2

3

1

2

3

F C F

F C F

F C F

FCF

FCF

FCF

2

1

3

Formacin de imgenes

Paraobtenergrficamentelasimgenesqueseformanenlaslentesconvergentesydivergentessedanlossiguientespasos:

BB Sabas que... *Las populares lupas son lentes convergentes que producen imgenes mayores que el ob-jeto.

6 Dibujalatrayectoriadelosrayosdeluzdespusdereflejarseencadaunodelossiguientesespejos.Tenencuentalasleyesdelareflexinyaydateconundibujodelanormalalasuperficiedelespejoenelpuntodeinci-denciadelosrayos.

7 Dibujalatrayectoriadelosrayosdeluzalpasaratravsdelassiguienteslentes:

8 Completalosdibujoseindicalosrayosdeluzquesalendelaslentes:

Actividades

Rayo paralelo al ejeque pasa por el foco F

Punto donde se cortanlos rayos anteriores

Rayo que pasa por el centro de la lente y no se desva

F = focoC = centro Fig. 5.25 Formacin de imgenes.

Foco Foco

a) b)

104

5 descomposicin de La Luz EnlaFigura5.26puedesverqueunrayodeluzblanca,comoladelSol,sedescom-poneencolorescuandoatraviesaunprismatransparente.Estefenmenosellamadispersin.Tambinobservarsquelaluzquemssedesvaeslavioletaylaquemenoslohaceeslaroja.

Enrealidad,laluzblancaesunamezcladelucesdediferentescolores.Cadaunadeellassepropagaconunavelocidaddistinta.Lamsrpidaeslaluzvioletaylamslenta,laluzroja.Cuandolasdiferenteslucesserefractan,laluzvioletaloharconunngulomayorquelaluzroja.

Ladispersinpuedeversetambinenlaluzqueatraviesalosdiamantesyotraspiedraspreciosastransparentes,loqueocasionalasirisacionescaractersticas.Asi-mismo,estefenmenoesoriginadoporlasgotasdeaguadelluviayformaenelcieloelconocidoarco iris.

CC

9 Trazaelcaminodeunrayode luzmonocolorcuandoatraviesaelsistemaformadoporlosdospris-masdelafigura:

10 Sielprimerprismadelasiguientefiguradescom-poneunrayodeluzblancaensuscomponentes,dibujaqueocurrirsisedisponeunsegundoprismaidnticoeinvertidorespectoalprimeroconunadesuscaraspara-lelas.

Actividades

Normal

Rayo incidente

Descomposicin de la luz blanca en colores (rojo, anaranjado, amarillo, verde azul, ail y violeta)

al atravesar un prisma.

Fig. 5.26Las gotas de lluvia descomponen la luz igual que un prisma.

Fig. 5.27

En el CD encontrars divertidas actividades, ancdotas y curiosi-dades para facilitar y ampliar tus conocimientos.

CD

105

coLores

LaluzblancadelSolesunamezcladelucesdediferentescolores.Sehadescubiertoquecualquiercolorqueformapartedelaluzblancapuedeobtenerseapartirdetrescoloresbsicos:rojo, verdeyazul.Estostrescoloressellamanprimariosporquenopuedenformarseapartirdelosotroscoloresqueformanlaluzblanca.

EnlaFigura5.28sepuedeobservarquelacombinacindelostrescoloresprimariosproduceluzblanca.Adems,lasumadedosdeloscoloresprimariosdalugaraotrosquesellamansecundarios.

Elcolordelosobjetosseproducedeformadiferenteenlosobjetostransparentesyenlosopacos.

Objetos transparentes. Uncristalverdesevedeesecolorcuandoseiluminaconluzblancaporqueelcristalabsorbetodosloscoloresdelaluzexceptoelverde.Esecoloreselnicoquesetransmiteatravsdelcristal.Engeneral,cual-quiercuerpotransparentetieneuncolordeterminadoporqueabsorbetodosloscoloresdelaluzexceptoelsuyo.

Objetos opacos. UncuerpoopacopuedeverseporquelaluzdelSolodecual-quierotrafuentesereflejaenlyllegahastanuestrosojos.Elcolordelosobjetosopacosseproduceporabsorcinyreflexindelaluz.Lashojasdeunrbolsevendecolorverdeporqueabsorbentodosloscoloresdelaluzblancaysloreflejanelverde.Unobjetoesdecolorblancoporquereflejatodosloscoloresdelaluz.Siuncuerpoabsorbetodosloscolores,severdecolornegro.

Otrofactorqueinfluyeenelcolordeuncuerpotransparenteuopacoeselcolordelaluzqueloilumina.Siuncristalverdeseiluminaconluzazul,aparecernegroporqueelcristalslopuedetransmitirlaluzverde.Cuandoseiluminaconluzrojaunobjetoopacodecolorblanco,severrojoporqueelcuerposloreflejarelrojo.

DD

11 Explicadequcolorsever:

a) Uncristalrojoiluminadoconluzazul.b) Uncuerpoazuliluminadoconluzazul.

12 Qucoloresprimariosseabsorbenysereflejancuandoseiluminaconluzblancaunpapelrojo?

13 Qucoloresprimariosseabsorbenysetransmi-tencuandosemiraunobjetoazulatravsdeuncristalverde?

14 Explicacontuspalabraselfundamentodelcolordelosobjetos,segnsisontransparentesuopacos.Ponejemplos.

Actividades

La combinacin de los tres colores primarios (rojo, verde y azul) produce luz blanca.

Fig. 5.28

Fig. 5.29 Color de un cuerpo transparente.

Fig. 5.30 Color de un cuerpo opaco.

106

5 visineL ojo

Lavisindeloshumanosydelamayoradeanimalessuperioresconstituyesusen-tidomsdesarrolladoyelqueproporcionamsinformacindelmedioquenosrodea.Mediantelavistapercibimoseltamao,laformayloscoloresdelosobjetosytambinaqudistanciaestnycmosemueven.

Elojooglobo oculartieneformaesfrica.Estrodeadoporunacapaopacallamadaesclerticaoblancodelojo.Laluzentraenelojoporlacrnea,queeslapartetransparentedelaesclertica.Lacantidaddeluzquepenetraesreguladaporeliris.Laluzatraviesaunalenteconvergente,conocidacomocristalino,quepuedevariarsudistanciafocalparaproducirunaimagenenlaretina.Enella,laluzsetransformaenimpulsosnerviososquesontransmitidosalcerebro.Laretinaestformadapordosclasesdeclulas:

Conos.Sonsensiblesalaluzdegranintensidadyproporcionanlavisindeloscolores.

Bastones.Seestimulancuandolaluzesmuydbil(visinnocturna).Permitenlavisinenblancoynegro.

deFectos de visin

Losproblemasdevisinquepresentanormalmenteelojoestnrelacionadosconelcristalino,lalentequepermiteenfocarlaimagensobrelaretina.

Miopa.Unojomiopeesmsgrandequeunonormal.Poresarazn,laimagendelosobjetoslejanosseformadelantedelaretina.Losmiopesvenbiendecer-ca, perolaimagendelosobjetoslejanosresultaborrosa.Secorrigeconlentesdivergentes.

Hipermetropa.Laspersonashipermtropesvensindificultadlosobjetosleja-nos,peronoloscercanos.Enestecaso,elojoesmspequeoqueunonormalylaimagendelosobjetoscercanosseformadetrsdelaretinaynosobreella.Paracorregirlahipermetropaseutilizanlentesconvergentes.

Astigmatismo. Elojoastigmticovedeformadaslasimgenesdelosobjetos.Dichadeformacinesproducidaporundefectoenlacurvaturadelacrnea.Laslentescilndricaspermitencorregirelastigmatismo.

1010AA

BB

Iris

Retina

Crnea

PupilaNervioptico

EsclerticaFormacin de imgenes en un ojo miope segn la curvatura de la

crnea y la lente correctora correspondiente.

Fig. 5.31

Recuerda las partes del ojo con el crucigrama interactivo del CD del alumno.

CD

107

contaminacin LumnicaElusoirresponsabledelaenergaelctricahageneradounnuevotipodecontami-nacin.Seconocecomocontaminacin lumnicaalaemisindirectaoindirectadeluzmolestaprocedentedefuentesartificiales.Susprincipalestipossonlaintrusin, eldeslumbramiento yla dispersin.

Laintrusin lumnica. Seproduceporentradadeluzartificialdelacallealinteriordelasviviendasacausadeunailuminacincallejerasinpantallas,odefachadasconpotentesfocos,oderotulacinluminosaamenudocentelleanteoanimada.

Eldeslumbramiento. Cuandosepasaaunambientemuchomsiluminado,losojostardanunossegundosenadaptarse;duranteesetiemposepierdemomen-tneamentelavisin.Eldeslumbramientoesmsintensocuantomsadaptadaestlavisinalaoscuridad.Sienmuypocotiemposepasadeunacarreteraoscuraaunacallemuyiluminada,losojossedeslumbran,estaeslacausademuchosaccidentesdetrficoporlanoche.Elconductordeuncochepuedeserdeslumbradosiseencuentraconotrocochequecirculaensentidocontrarioconlaslucesmalreguladas.

Ladispersin de la luz. Cuandoseestudiaenunahabitacinyseutilizaunflexo,laluziluminaslounazonadelamesa.Sisequitalapantalla,laluzllegaatodalahabitacin.Cuandolosrayosdelaluznocturnadeunaciudadpasancercadealgunaspartculascontaminantes,comoelpolvo,losrayossepropaganentodasdireccionesyelcieloseiluminadelamismaformaqueocurreenelcasodelflexosinpantalla.Sedicequelaluzsehadispersado.Estefenmenoocasionaelhaloluminosoquerecubrelasciudades.Porejemplo,elhalodeMadridseeleva20kmporencimadelaciudadyeldeBarcelonaesperceptiblea300kmdedistancia,porloquesepuedeverdesdeMallorca.

riesgos de La contaminacin Lumnica

Lospeligrosdetodoslostiposdecontaminacinlumnicason:

Desaparicindelanoche.Laoscuridadnaturalsehacerara. Dificultadparalasobservacionesastronmicas.Elbrillodeloscuerposcelestes

sepierdeentreloshalosluminososcontaminantes. Problemasdeorientacinparaanimalessalvajes.Sehandescritocasosdeaves

migratoriasperdidasydetortugasqueequivocanellugardelapuesta. Problemasdeansiedadyagresividadenlaspersonas.Seestnrealizandoes-

tudiossobrelainfluenciadeestailuminacinnocturnaenlosproblemasdeinsomnioyenlosndicesdeagresividadyasociabilidad.

Excesivoconsumodeelectricidadycontribucinalcalentamientoglobal. Riesgodeaccidenteslaboralesydetrfico.Prdidadeseguridadycapacidad

derespuestaenlaspersonas.

medidas correctoras

Lacontaminacinlumnicanopuedeeliminarsecompletamenteporquesiempreexisteunporcentajedeluzqueelsueloreflejahacialaatmsfera,perosedebeinten-tarqueesteporcentajeseaelmnimoposible.Sepuederesumirenutilizarmenosluzparailuminarmejor.Entreotrasacciones,sedebehacerlosiguiente:

Evitarlaemisindirectadeluzhaciaelcielo,usarfarolasorientadashaciaelsuelo,bombillasbienapantalladasyeficientes,depotenciasuficienteparaalumbrarelsuelo,peronoexcesiva.

Apagarlosalumbradosornamentalesylosdegrandesespaciosexterioresqueresultaninjustificablesapartirdeciertahora.

Remodelarelalumbrado,cambiarbombillas,variarsuinclinacinyutilizardis-positivosqueevitenladispersindelaluzfueradelreaquesevaailuminar.

1111

AA

BB

Iluminacin nocturna de Europa vista desde un satlite.

Fig. 5.32

Halo luminoso nocturno de Barcelona.

Fig. 5.33

3108

5 ACTIVIDADES FINALESPara repasar

1 En qu tipo de medios se transmite el sonido? Por qu?

2 Defi ne frecuencia de un sonido. Nuestro odo puede or todo tipo de frecuencias?

3 Qu propiedad del sonido vara si se aumenta su frecuencia? Y si se aumenta su amplitud?

4 Deduce la hora que marcar un reloj de manecillas si en la imagen que se forma en un espejo plano aparecen las siguientes horas:

a) Las3. b) Las6y20. c) Las5menosdiez.

5 Traza el camino de los rayos de luz cuando se encuen-tran con las lentes, prismas (secciones en azul) y espejos (secciones en gris) de la siguiente fi gura:

6 Di si son verdaderas o falsas las siguientes afi rmacio-nes:

a) Lavelocidaddelsonidoesconstanteeiguala340m/s.b) Lavelocidaddelaluzesconstanteeiguala300000000

m/s.c) Losespejossiempreproducenimgenesinvertidas.d) Losprismasdescomponencualquiertipodeluz.e) Laslentessiempreproducenimgenesmayoresquelos

objetos.

7 Los espejos cncavos utilizados en el maquillaje pro-ducen una imagen de mayor tamao que el objeto. En qu posicin ha de colocarse un objeto para dar lugar a ese tipo de imagen?

8 Una actriz, que lleva un traje blanco y rojo, est en un escenario iluminado con luz verde. De qu colores se ver su vestido? Y si la luz fuera azul?

9 Clasifi ca como pertenecientes a los rganos del odo o de la vista las siguientes estructuras orgnicas:

a) Retina. c) Esclertica. e) Pupila.b) Iris. d) Tmpano. f) Cristalino.

Para aplicar

10 Para saber a qu distancia ha cado un rayo se cuenta el tiempo que tarda en orse el trueno despus del res-plandor del relmpago. Calcula a qu distancia cae un rayo si se tarda 5 segundos en escuchar el trueno.

11 Un barco en reposo enva impulsos sonoros de 40 MHz mediante un sonar. Los pulsos refl ejados por un subma-rino tardan 150 ms en retornar al barco. Si la velocidad del sonido en el agua de mar es de 1 540 m/s. Calcula la distancia a la que est el submarino.

12 El ndice de refraccin del agua de mar es de 1,38. Se disponen dos espejos planos sumergidos en el mar separados 1 000 km y se hace incidir un rayo lser sobre ellos de modo que se refl eje alternativamente en uno y en otro. Calcula cunto tardara el rayo de luz concentrado en realizar 1 000 refl exiones en uno de los espejos.

13 Marte dista del Sol unos 228 000 000 km. La Tierra, unos 150 000 000 km. Se espera que algn da se instalen colonias humanas en su superfi cie. Calcula el tiempo m-nimo necesario, en el mejor y en el peor de los casos, para que los habitantes marcianos reciban respuesta desde la Tierra cuando intenten comunicarse.

14 Cunto tarda la luz del Sol en llegar hasta nosotros? Y la de la Luna? Toma 150 000 000 km y 384 000 km como distancias medias.

Para ampliar

15 Intenta dar una explicacin al hecho de que la velo-cidad del sonido en el aire aumente con la temperatura.

16 Cuando dos instrumentos musicales emiten la misma frecuencia se dice que producen la misma nota. A pesar de ello, nuestro odo distingue perfectamente un violn de una trompeta que interpreten la misma nota. Por qu?

17 Varios estudios sugieren que el encallamiento y muerte de cetceos en las playas es causado por el uso de sonares en los buques de guerra y de pesca. Puedes sugerir razonamientos sobre esta hiptesis?

ACTIVIDADES FINALES

109

ACTIVIDADES FINALES 5 18 Averigua en qu consiste el califi cativo de mach 1 o mach 2 para ciertos aviones.

19 Es correcto que en las pelculas de naves espaciales se oiga el ruido de los cohetes? Por qu?

20 Por qu los espejos invierten la izquierda con la de-recha pero no el arriba con el abajo?

21 Averigua qu tipo de lentes se usan para corregir la miopa y la hipermetropa.

22 Por qu crees que en los animales, los rganos del odo, al igual que los de la visin, son pares y estn situa-dos uno a cada lado de la cabeza?

23 El foco de un espejo curvo es, al igual que para una lente, el punto donde se encuentran real o virtualmente los rayos que producen la imagen. Dibuja dichos rayos y encuentra los focos de los siguientes espejos esfricos:

CLCULO DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO

Laprcticausaelecoparacalcularlavelocidaddelsoni-do.Unexperimentadormideeltiempoquetardaelsonidoeniryvolveraunobstculo.Conociendotambinladis-tanciaaeseobstculosepuedecalcularlavelocidaddelsonido.

Procedimiento

Semideladistanciadesdedondenosencontramoshastalaparedoeledificiodondevaareflejarseelsonido.Sedaunapalmadaysecompruebaquealadistanciaescogidaseoyeperfectamentesueco.

Unmtodopocoexactoconsisteendarunapalmadaymedirconelcronmetroeltiempoquetardaenorseeleco.Sisemideladistanciadeidayvueltaalapared,lavelocidaddelsonidosehalladividiendodichadis-tanciaporeltiempomedidoconelcronmetro.

Unmtodomejoresaplaudirrtmicamentemientrasseintentaacompasarelritmoparaquecadapalmadacoincidaconelecodelaanterior.

Cuandosehaconseguidoesto,seempiezaacontareltiempoysesigueaplaudiendoaeseritmoduranteveintesegundos,porejemplo,contandoelnmerodepalmadasefectuadasenesetiempo.

Resultado

Sisedividenlosveintesegundos(oeltiempoquesea)porelnmerodepalmadasefectuadasenesetiempo,seob-

tieneeltiempoentrepalmadaypalmadaqueeseltiempoqueunaondasonoratardaenllegaralapared,reflejarseyvolver.

Siahorasedivideelespaciodeidayvueltasumadosporeltiempoquehatardadoelsonidoeniryvolver,seobtienesuvelocidad.

Pon en prctica

Material

Un cronmetro Una pared o un edi cio

con un espacio libre ante l de unos 50 m (el patio de la escuela o un campo de juego)

110

5

111

5 INVESTIGACIN CIENTFICA5

110

5

111

INVESTIGACIN CIENTFICA5LA SUPERACIN DE LA SORDERALaprdidadelsentidodelodosepresentaendiversosgra-dosdegravedadypuededeberseaafeccionesendistintaspartesdelodo.Aparecetantoenrecinnacidoscomoenpersonasadultasaunque,comoenlamayoradelasdolen-cias,elpasodelaedadacentalossntomasyesmuyraroencontrarpersonasancianasquenopresentenalgntipodeprdidadeaudicin.Estaprdidadeaudicinpuedesertotalomanifestarseexperimentandoalgunootodosdelossiguientessntomas:

Dificultadparaentenderconversaciones, sobre todocuandohayvariasvocesoruidodefondo.

Sonidosextraosenlosodos,comozumbidos,chicheosoronquidoenlosodos(tinnitisoacfenos).

Dificultadparaentenderseportelfonouorlatelevisinolaradioaunvolumennormal.

Aparicindecarcterirritableysensacindefatigacau-sadaporelesfuerzoparaor.

Aparicindemareosoproblemasdeequilibrio.

Segnlapartedelodoafectada,laprdidadeaudicinseclasificaenconductivayneurosensorial.

Sellamaconductivacuandoafectaalconductoauditivodon-dealgoimpidequelasondassonoraslleguenalodointer-no.Puededeberseaunavariedaddeproblemas,incluidoslaacumulacindecerumen,lasinfecciones,laacumulacindelquidoenelodomedio(infeccindelodouotitismedia)ylaperforacindeltmpano.

Laprdidadeaudicinneurosensorialsedebealesionesenlasclulasciliadasdelaccleaoenelnervioauditivo.Lasle-sionespuedenserhereditariasperotambincausadasporlaedady,naturalmente,poragentescomoelruido,laslesiones,ciertasenfermedadeseinfecciones,medicamentostxicosountraumatismocraneoenceflico.

Tambinpuedenencontrarseafeccionesmixtas,combinacindeneurosensorialesyconductivas.

Lasorderaconductivapuedecorregirsemdicaoquirrgica-mentelamayoradelasveces.Encambio,laneurosensorialnopuedeserrevertida,slopuedeserpaliadaconelusodeimplantesquecomuniquenconenelnervioauditivooelcerebro.

Lostiposdedispositivosqueayudanalaaudicinson:losaudfonosylosimplantes.

Losaudfonosamplificanlossonidosparaquelosodoslesio-nadospuedandetectarlos.Seinstalancompletamenteoenparteenelcanalauricularyenlaorejaodetrsdeella.Todosconstandelosmismoscomponentesprincipales:

Micrfono. Recogelossonidosylosconvierteensealeselctricas.

Amplifi cador. Aumentalaintensidaddelassealesdelmi-crfono.Losfiltrosmodificanlossonidosdemodoquesloseamplificanlosquesonimportantesparaelusuario.

Altavoz.Conviertelassealeselctricasenacsticas,queelusuariopuedeor.

Microprocesador.Enlosaudfonosdigitalessepuedeprogramarunmicroordenadorparamanipularlassea-lesyadaptarsealaprdidadeaudicindecadausuario.Estemicroprocesadornoexisteenlosantiguosaudfonosanalgicosque,aunquepuedenregularseenparte,nopermitenlaadaptabilidaddelosdigitales.

El tamao de los audfonos actuales en comparacin con el de los primeros aparatos permite una implantacin muy discreta en la oreja.

La oclusin del canal auricular por el propio cerumen y la suciedad puede causar prdida de audicin.

Timpano

Cerumen

Canalauricular

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INVESTIGACIN CIENTFICA5

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5

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INVESTIGACIN CIENTFICA5

Los implantes cocleares sondispositivosqueseusanenelcasodesorderamuygraveoprofunda.Sondispositivoselec-trnicosqueseimplantan,unapartemediantecirugadebajodelapiel,yotraparte,externamentedetrsdelaoreja.Unimplantetienelassiguientespartes:

Unmicrfonoquecaptalossonidos.

Unprocesadorinformticoqueseleccionayorganizalossonidoscaptados.

Unconversor-estimuladorquerecibelassealesdelpro-cesadorylasconviertenenimpulsoselctricos.

Unconjuntodeelectrodosquerecogenlosimpulsosdelestimuladorylosenvanadistintasregionesdelnervioauditivo.

Unimplantenorestablecelaaudicinnormalperopropor-cionaunaciertasensacindeodoyunacomprensintildelossonidos.Estacomprensindesonidosquelleganalcere-brodebesereducadayllevauntiempoaprenderovolveraaprenderaor.Detodosmodos,permiteamuchaspersonasentrareneluniversosonoro.Comienzanporreconocersea-lesclarasdeavisoopeligroyavanzanreconociendomuchossonidosambientalese,incluso,lleganacomprenderelhablatantoenunaconversacinpersonalcomoportelfono.

Losadultosqueensujuventudnofueronsordos,amenudo,sacanpartidodesumemoriaypuedenasociarlosnuevosso-nidosqueoyenatravsdelimplanteconlosviejossonidosquerecuerdan.Estomuchasveceslesbastaparaayudarlosacomprenderelhablasinayudascomoellenguajedesignosolalecturadelabios.

Losniospequeos,despusdecolocarelimplantenecesi-tanunaterapiaeducativaintensaparaayudarlesaadquirir

lashabilidadesdelhabla,ydeldesarrollosocial.Lamayoradelosniosquerecibenimplantestienenedadesentredosyseisaos.Hoydasepiensaqueelimplantetempranoper-mitequeelnioseexpongaalossonidosduranteelperiodocrticoenelqueaprendenahablaryaadquirirhabilidadeslingsticas.

Otrostiposdeimplantesmenosfrecuentesson:

Implantes auricularesparapersonasquenopuedenutilizaraudfonos.

Implantes del odo medio,quetrasmitenelsonidoalodointernoporunmicrfonodetrsdelodo.

Audfonos de implante seo,queconducenelsonidohaciaelodointernosinutilizarelcanalauditivonielodomediosinounpequeoaudfonovibradorfijadoaunper-nodetitaniode3-4mmimplantadoenelcrneo,detrsdelodo.

Implantes auditivos en el tronco del encfalo,quesonpequeosdispositivosimplantadosquirrgicamenteenelcerebrodeunapersonasordaalaquelefaltanofallanlosnerviosauditivosqueconducenlasealsonoradesdeelodoalcerebro.

1Buscainformacinsobreellenguajedesignosycmosuconocimientofacilitalavidadelaspersonassordas.

2Buscainformacinsobrelostiposdeimplantesmsmodernosqueexistenenlaactualidad.

Cuestiones

Fotomicrografa y esquema de una clula ciliar de la cclea, la encargada de convertir el estmulo sonoro en impulsos nerviosos.

Componentes de un implante coclear.

Impulso nervioso

Clulapilosa

Estereocilios

Neurona(terminal)

Ncleo

Estimulador

Receptor

Transmisor

Microprocesador

Micrfono