Que onda

Ondas:      

Cuando en el cielo ves a lo lejos un relámpago, si cuentas “uno, dos, tres…”, los segundos que pasan hasta que oyes el trueno, puedes calcular, multiplicando por 300, la distancia aproximada a que se encuentra la tormenta de ti.

Sin saberlo, estás detectando dos tipos de ondas: una onda electromagnética, la luz del relámpago que vemos, y una onda sonora, el ruido del trueno que oímos. Sin embargo, ambas ondas viajan a velocidades muy diferentes: el trueno lo percibes varios segundos después que el relámpago.

¿QUÉ ES UNA ONDA?

Si lanzamos una piedra a una balsa o un estanque en el que flota un tapón de corcho, vemos que se forman pequeñas olas circulares alrededor del punto donde impacta la piedra contra la superficie del agua, y que el corcho se mueve hacia arriba y hacia abajo (oscila), pero sin desplazarse lateralmente de la posición que ocupaba en un principio, antes de tirar la piedra.

Al impactar la piedra contra la superficie, se produce una perturbación que se transmite por el agua sin que haya desplazamiento lateral, ni del agua, ni del corcho. Tiene lugar un movimiento ondulatorio en sentido vertical, formándose las sucesivas crestas y valles de las olas.

Llamamos onda, o movimiento ondulatorio, a la transmisión de una perturbación. En realidad, lo que ocurre cuando se produce una onda es que se transporta energía de un lugar a otro sin que haya transporte de materia. Cuando se produce un terremoto, por ejemplo, la energía que transportan las ondas es tan enorme que puede provocar que se derrumben los edificios o que se abran grandes grietas en el suelo, sin que haya un desplazamiento lateral de tierra de un lugar a otro.

TIPOS DE ONDAS

Podemos distinguir entre dos tipos de ondas, las mecánicas y las electromagnéticas.

Las ondas mecánicas son aquellas que necesitan que exista un medio material por el que propagarse. Por ejemplo, un reloj despertador emite ondas sonoras que se transmiten por el aire, pero si lo metemos dentro de una campana de cristal de la que se extrae todo el aire de su interior (a eso se le llama hacer el vacío), veríamos que seguiría vibrando, pero no lo oiríamos. En este caso, el medio material es el aire.

En el caso del estanque, el medio material por el que se transmiten las ondas es el agua. Y en un terremoto, el medio material es la propia Tierra.

Cuando atamos un extremo de una cuerda a la pared y sacudimos hacia arriba el otro extremo, se produce una onda que se transmite por la cuerda, que es el medio en este caso.

Las ondas electromagnéticas son ondas que no necesitan de la presencia de un medio material para propagarse. Por ejemplo, la luz que nos llega del Sol viaja hasta la Tierra a través del espacio exterior, en donde no hay ningún medio material, es el espacio vacío. Las ondas de radio o de televisión, por ejemplo, son ondas electromagnéticas que viajan por la atmósfera, pero sin que precisen la presencia del aire para su transmisión.

 

VELOCIDAD DE UNA ONDA

La velocidad a la que se propaga una onda es el resultado de dividir la distancia que recorre la perturbación transmitida por la onda entre el tiempo que ha transcurrido.

La velocidad depende del medio material en el que se propague la onda. Por ejemplo, el sonido (como el del trueno) se propaga por el aire a 340 metros por segundo, mientras que por el agua salada lo hace a 1.500 metros por segundo.

La luz y las demás ondas electromagnéticas se propagan a la velocidad de 300.000 kilómetros por segundo.

LONGITUD Y FRECUENCIA DE UNA ONDA

La longitud de onda es la distancia entre dos crestas o valles consecutivos de la onda.

La frecuencia de una onda es el número de crestas que pasan en un segundo por un punto del medio por donde se transmite la perturbación. La frecuencia se mide en hertzios (unidad cuyo símbolo es Hz). Una onda de un hercio de frecuencia al pasar por un punto formaría una única cresta cada segundo.

Como el hercio es una unidad muy pequeña, se usan más sus múltiplos, especialmente el megahercio (MHz), que equivale a un millón de hercios.

Cuanto mayor es la frecuencia de una onda, más energía transporta. Así, las ondas de televisión o de radio, que tienen bajas frecuencias, transportan menos energía que los temidos rayos ultravioleta (habrás oído hablar del peligro que supone la destrucción de la capa de ozono de nuestra atmósfera, pues es la que impide que estos rayos procedentes del Sol nos alcancen).

PROPIEDADES DE LAS ONDAS

Cuando una onda choca contra un obstáculo, pueden tener lugar estos fenómenos:

1.    Que parte o toda la onda se refleje (reflexión). Es lo que sucede cuando te miras en un espejo.

2.    Que parte de la onda se refracte (refracción), es decir, que siga viajando a través del obstáculo, pero variando su dirección de propagación. Si metemos un lápiz en un vaso medio lleno de agua y nos situamos a un lado, veremos que parece como si estuviera partido en dos trozos, el que está por fuera y el que está por dentro del agua.

3.    Si el obstáculo es pequeño, puede suceder que la onda lo rodee y no quede “cortada” al sobrepasarlo. A este fenómeno se le llama difracción.

Sonido:

Si tocamos la cuerda de una guitarra, golpeamos con cuidado una copa de vidrio, o activamos nuestras cuerdas vocales, provocamos vibraciones del aire que nos rodea, vibraciones que al llegar a nuestros oídos percibimos como sonidos.

¿CÓMO SE PROPAGA EL SONIDO?

El sonido se produce por la vibración de un objeto. Pero para que podamos oír, tiene que existir un medio material en el que se transmitan las vibraciones, por ejemplo, aire o agua. En el vacío, en donde no hay aire ni nada, el sonido no se propaga.

En el agua, el sonido se propaga más rápido que en el aire, y también se propaga mucho más rápido en un medio sólido, como el acero o el vidrio, incluso en el mismo suelo que pisamos.

El sonido se propaga por el aire a una velocidad de 340 metros por segundo, que aunque es una velocidad alta, es mucho menor que la de luz (300.000 kilómetros por segundo).

Cuando vemos caer un rayo, podemos calcular la distancia en metros a la que está la tormenta midiendo los segundos que transcurren desde que vemos el rayo hasta que oímos el trueno, y multiplicándolos por 340. Para hacer estos cálculos hemos considerado que la luz del rayo la vemos en el mismo instante que se produce, porque ya hemos dicho que la velocidad con que se transmite la luz es muy alta.

CUALIDADES DEL SONIDO: INTENSIDAD, TONO Y TIMBRE

La intensidad del sonido es la fuerza con que se percibe, y se mide en decibelios (dB). La intensidad del sonido depende de la distancia a que nos encontremos y del medio en que se propague. Para que te hagas una idea, estas son las intensidades de algunos sonidos:

• Una hoja al caer: entre 0 y 15 dB.
• Una conversación normal: entre 29 y 40 dB.
• Unas risas: entre 40 y 55 dB.
• Un tren al pasar: entre 70 y 80 dB.
• Un concierto de rock: unos 100 dB.
• Un trueno: entre 100 y 140 dB.
• Un reactor o un cohete: entre 140 y 180 dB.

Por encima de 140 dB los sonidos pueden provocar dolor, incluso ser peligrosos.

El tono de un sonido lo marca la frecuencia o número de vibraciones por segundo que produce el cuerpo que vibra: si este número es alto, el sonido es agudo, y si es bajo, el sonido es grave. La frecuencia se mide en hercios (Hz).

Los animales detectan y emiten distintas gamas de sonidos; para que te hagas una idea:

Existen sonidos de frecuencias muy bajas, llamados infrasonidos, que el oído humano no puede detectar.

También hay sonidos de frecuencias muy altas, llamados ultrasonidos, que tampoco podemos oír. Los producen algunos animales, como los delfines y los murciélagos, para comunicarse, detectar obstáculos o para localizar a sus presas.

El timbre es la cualidad del sonido que nos permite distinguir entre dos o más sonidos producidos por fuentes sonoras distintas, aunque los sonidos tengan la misma intensidad y la misma frecuencia. Por ejemplo, los sonidos emitidos por un piano y una flauta al tocar la misma nota con la misma intensidad tienen un timbre muy distinto.

ECO Y REVERBERACIÓN

Desde el lugar en donde se produce, el sonido se transmite en todas direcciones en línea recta, pudiendo reflejarse en la superficie de los obstáculos que encuentra en su camino.

Si a causa de esta reflexión, un sonido nos llega de vuelta, se produce lo que llamamos eco. El tiempo que transcurre entre que se emite el sonido original y escuchamos su eco depende de la distancia a la que se encuentra el obstáculo. La mayoría de los sonidos que oímos son mezcla de sonidos originales y ecos procedentes de obstáculos cercanos.

En una habitación vacía, el sonido rebota en las paredes, pero como nuestro oído solo puede distinguir sonidos que lleguen separados más de 0,1 segundos, y en este caso tardan mucho menos, la reflexión en las paredes no produce eco, sino una sensación de ruido que llamamos reverberación.

Los sonidos inundan el mundo en el que vives. Seguro que alguna vez te ha llamado la atención el sonido del mar, del viento o de la lluvia al caer. Seguro que te alegras cuando escuchas tu música favorita. Haz una prueba, cierra los ojos un momento. ¿Cuántos sonidos eres capaz de distinguir? ¿Por qué sabes decir de dónde proceden? El oído es un órgano que te permite relacionarte con los demás y con el mundo que te rodea. Además, en el oído está también el sentido del equilibrio.

EL SONIDO

Si te fijas, cuando se toca la cuerda de una guitarra, esta se mueve hacia un lado y hacia otro, es decir vibra. En este caso, el sonido se produce por vibraciones que pasan al aire en forma de ondas sonoras. El sonido viaja a través del aire.

El sonido también viaja a través de los líquidos, como el agua ¡Cuando buceas también escuchas sonidos!, o a través de sólidos, como la madera o la tierra, ¡los indios se apoyaban en el suelo para escuchar el ruido del galope de caballos!

Por lo general, el sonido se mueve a mayor velocidad en los líquidos y en los sólidos que en los gases. Para poder escuchar un sonido, el oído debe recoger las ondas sonoras. Después de recorrer el oído, las ondas sonoras llegan en forma de “señales” al cerebro. Finalmente, el cerebro interpreta estas señales y escuchamos el sonido, es decir, se produce la audición.

Además, tus oídos son capaces de distinguir muchos tipos de sonidos con diferentes características, como agudos o graves, fuertes o débiles.

LAS PARTES DEL OÍDO

El oído es uno de los órganos de los sentidos. Mírate a un espejo. ¿Qué puedes ver de tus oídos? La mayor parte del oído no se ve a simple vista. Está dentro de la cabeza, en el cráneo.

Mira la ilustración. El oído está como en una cueva profunda formada por hueso que está dividida en tres zonas. La que está más cerca del exterior se llama oído externo. La que está en la mitad, oído medio. La que está en la zona más profunda, oído interno.

El oído externo.

El oído externo es la única parte del oído que podemos ver. Está formado por la oreja y un conducto estrecho, el conducto auditivo externo. La oreja tiene esta forma para poder recoger mejor las ondas sonoras. El conducto auditivo externo está recubierto por piel y protegido por pelos y cera. El fondo del conducto está cerrado por una membrana, el tímpano. ¡Aquí empieza el oído medio!

El oído medio.

El oído medio está dentro de una pequeña cavidad excavada en los huesos del cráneo. En el oído medio está el tímpano conectado a tres huesecillos (martillo, yunque y estribo).

El tímpano es una membrana que separa el oído externo del oído medio. El tímpano vibra igual que lo hace la piel de un tambor. Apoyado sobre el tímpano empieza una hilera de tres huesecillos que se articulan unos con otros. El nombre de cada uno de estos huesos se debe a su forma.

Así, con forma de martillo y apoyado sobre el tímpano está el martillo. El martillo se articula con otro hueso pequeño, el yunque. ¿Has visto en alguna película de la época medieval como daban forma a las espadas golpeándolas con un martillo sobre un bloque de hierro? Este bloque de hierro era un yunque. El yunque se articula con otro hueso muy pequeño, el estribo. ¡Seguro que también has visto como los caballeros subían al caballo apoyando el pie en una pieza de metal que colgaba de la silla! Esta pieza es un estribo.

A continuación del estribo hay otra membrana muy fina que separa el oído medio del oído interno. Esta membrana tapa la ventana oval, que es la entrada al oído interno.

El oído interno.

El oído interno está formado por dos partes: los conductos semicirculares y una estructura con forma de caracol.

El caracol contiene líquido. Dentro del caracol hay células que captan las vibraciones y las convierten en señales que se envían por un nervio, el nervio acústico, al cerebro. El cerebro interpreta estas señales y tú puedes escuchar el sonido.

En el oído interno también están los conductos semicirculares. Estos no participan en la audición. Están relacionados con el equilibrio. Estos conductos están también llenos de líquido y envían información de nuestra posición (tumbado, de pie) al cerebelo.

EL VIAJE DEL SONIDO DENTRO DE TU OÍDO

Vamos a viajar dentro de tu oído. Imagina el rugido de un león. El aire lleva este rugido hasta tu oreja. ¡Grrr! llega a la oreja y se introduce por un conducto, el conducto auditivo externo. Pero, ¡cuidado! ¡Grrr! choca y rebota sobre una membrana que cierra todo el conducto, el tímpano.

El choque hace que el tímpano vibre y esta vibración hace que toda la cadena de huesecillos (martillo, yunque y estribo) del oído medio se mueva también. La vibración que ha producido ¡Grrr! ya no se transmite por el aire sino por un medio sólido, los huesecillos. ¡Grrr! llega ahora hasta la entrada del oído interno, la ventana oval.

¡Ya hemos llegado al oído interno! La ventana oval también vibra y transmite la vibración al interior del caracol. Ahora, la vibración se transmite por un medio líquido. Dentro del caracol esta vibración hace que unas células envíen señales al cerebro por el nervio acústico. El cerebro interpreta estas señales y nosotros escuchamos, al fin, ¡Grrr!

EL EQUILIBRIO

El oído también cumple una función muy importante. Informa al cerebelo de tu posición en cada momento. Los conductos semicirculares envían está información a través del nervio acústico. El cerebelo responde con órdenes que envía a tus músculos para que mantengan el equilibrio.

¿QUÉ LE OCURRE A MIS OÍDOS?

Es posible que alguna vez hayas tenido un dolor fuerte de oídos. En la mayoría de los casos se debe a una inflamación del oído, una otitis. Una de las causas más frecuentes de otitis son las infecciones. Las otitis pueden afectar a todas las partes del oído.

Es importante que cuides tus oídos. No debes introducir ningún objeto por el conducto auditivo ya que podrías romper la membrana del tímpano o producir una infección. Debes tener cuidado con los sonidos demasiado altos, cuanto más lo son más intensamente golpean el tímpano y más fuerte es el sonido que percibes. Los sonidos muy fuertes pueden dañar tus oídos.

¿Cuántas veces al viajar has notado una sensación desagradable en tus oídos, algo así como si se taponaran? En el oído medio hay también otro conducto, la trompa de Eustaquio, que comunica la zona de la cavidad de la nariz y la faringe con el oído. Esta sensación se debe a la obstrucción de este conducto.

LA SORDERA

A veces, te encuentras con personas que no pueden oír bien o que no oyen nada. La sordera puede existir desde que naces. Otras veces, la capacidad de oír se pierde como consecuencia de algunas enfermedades. Existen muchos tipos y grados de sordera.

Para que las personas sordas puedan comunicarse se ha desarrollado un lenguaje con las manos, el lenguaje de los signos. También existen unos aparatos, los audífonos, que mejoran la capacidad de audición de algunas personas. La sordera te aísla mucho del mundo que te rodea. Es muy importante que ayudemos a las personas sordas a integrarse en la sociedad.

    Luz:

La luz es una forma de energía que nos permite ver lo que nos rodea, y que se propaga desde unos cuerpos a otros. El Sol es la principal fuente de luz sobre la Tierra, pero hay otros cuerpos que también desprenden luz, como el filamento de una bombilla, una vela o una luciérnaga. A cualquier objeto capaz de producir y emitir su propia luz lo llamamos fuente luminosa.

La intensidad luminosa o brillo se mide en candelas (cd). Una candela es aproximadamente igual al brillo de una vela.

 

 

¿CÓMO SE PROPAGA LA LUZ?

Las fuentes luminosas emiten rayos de luz que se propagan en todas direcciones y en línea recta, a una gran velocidad: en el vacío recorre 300.000 kilómetros en un segundo. Cuando los rayos de luz atraviesan el aire, el agua o el vidrio, su velocidad es menor que en el vacío.

¿CÓMO SE COMPORTAN LOS CUERPOS ANTE LA LUZ?

Los cuerpos se comportan de manera diferente cuando la luz los ilumina. Así, hay cuerpos de tres tipos: opacos, traslúcidos y transparentes.

Opacos: no dejan pasar la luz, produciendo sombra tras ellos. Una piedra, un árbol o nuestro propio cuerpo son cuerpos opacos a la luz.

Traslúcidos: solo dejan pasar la luz en parte. Cuando la luz los ilumina, sobre su superficie se forman imágenes borrosas, poco nítidas.

Transparentes: dejan pasar toda la luz que les llega, como una lámina fina de cristal.

Cuando un cuerpo opaco se coloca delante de una fuente luminosa, se produce tras él una zona de sombra y una zona de penumbra, que es un borde de sombra suave alrededor de la sombra más oscura.

Los eclipses se producen cuando la Luna se coloca entre la Tierra y el Sol, tapando sus rayos de luz parcial o totalmente (eclipse de Sol), o cuando es la Tierra la que se coloca entre el Sol y la Luna, proyectando su sombra sobre esta última (eclipse de Luna).

REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE LA LUZ

Cuando los rayos de luz, que se propagan en línea recta, chocan contra un cuerpo, pueden ocurrir estos fenómenos:

• Que una parte de la luz rebote en la superficie del cuerpo y retroceda: la luz se refleja.
• Si el cuerpo es transparente o traslúcido, una parte de la luz que le llega lo atraviesa: la luz se refracta.
• Otra parte de la luz que le llega es absorbida por el cuerpo, pudiendo provocar diversos efectos, como que se caliente, una reacción química o una pequeña corriente eléctrica.

Generalmente, estos fenómenos se producen a la vez, aunque siempre predomina uno de ellos. Por ejemplo, al incidir los rayos del Sol en una ventana, predomina la refracción, mientras que sobre un espejo predomina la reflexión.

Gracias a la reflexión de la luz podemos ver los objetos que no tienen luz propia, pues los rayos de luz que inciden sobre el objeto se reflejan en él y llegan a nuestros ojos.

Los ejemplos más claros los tenemos cuando miramos la Luna, que no tiene luz propia, pero refleja la que le llega del Sol, o cuando nos miramos en un espejo: los rayos de luz se reflejan primero en nuestro cuerpo y después en el espejo, permitiendo que nos veamos. Sin embargo, a oscuras no vemos nada en el espejo, ya que no le llega ningún rayo de luz directa o reflejada.

La refracción es el cambio de dirección que experimentan los rayos de luz al pasar de un medio material a otro distinto, por ejemplo al pasar del aire al agua. Esto provoca que veamos imágenes distorsionadas, como cuando metemos una cuchara en un vaso de agua: la vemos como si tuviera dos partes, la de fuera y la de dentro del agua.

El color:

Puede ser que en alguna ocasión hayas visto una película o una fotografía en blanco y negro, seguro que te habrá resultado extraño el ver a las personas y a los objetos sin color. Pero, ¿en qué consiste el color? ¿Qué hace que un tomate sea de color rojo y una manzana de color verde?

LOS COLORES DE LA LUZ BLANCA

La luz que procede del Sol se llama luz blanca. Cuando un rayo de luz solar atraviesa un prisma de vidrio de base triangular, la luz se descompone y sale formando siete colores, en este orden: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Esa banda multicolor recibe el nombre de espectro de la luz visible.

Si por el contrario, hiciéramos girar muy deprisa un disco al que hemos dividido en siete sectores, y cada sector lo hemos pintado de uno de los colores anteriores, respetando ese orden, lo veríamos blanco. En este caso, en lugar de descomponer, estaríamos agregando o mezclando los colores del espectro de la luz visible.

Sucede que, en realidad, aunque no lo veamos, la luz blanca está compuesta por varios colores.

Cuando la luz del Sol atraviesa las gotas de agua de lluvia, sus rayos se descomponen de la misma forma que lo hacen al atravesar un prisma, originándose el arco iris que vemos en el cielo.

En la atmósfera hay pequeñas partículas de polvo que dispersan los rayos del Sol. Así, durante el día, los componentes azules de la luz son los que más se dispersan, haciendo que el cielo se vea de ese color, mientras que el resto de componentes atraviesan la atmósfera.

¿EN QUÉ CONSISTE EL COLOR?

Creemos que el color es una propiedad invariable de los cuerpos, pero, en realidad, el color varía con la intensidad o el tipo de rayos de luz que recibe el cuerpo.

El color con el que vemos a un cuerpo está formado por los componentes de la luz que el cuerpo refleja (mientras que los demás componentes los absorbe). Si un cuerpo refleja todos los colores del espectro, lo veremos de color blanco, mientras que si los absorbe todos lo veremos de color negro.

La hierba de un campo de fútbol absorbe todos los colores menos el verde, que es el color que refleja y como la vemos. Un tomate maduro absorbe todos los colores menos el rojo, que es como lo vemos.

En realidad cualquier sensación de color se puede obtener mezclando distintas cantidades de estos tres colores: el rojo, el verde y el azul, a los que llamamos primarios.

La radio:

Hasta la llegada del televisor, la radio era el aparato más apreciado en los hogares. Noticias, programas de deporte, de música, radionovelas, concursos, cuentos infantiles, anuncios…, formaron parte durante años de la vida diaria.

Fíjate si tenía influencia la radio que, en 1938, cuando Orson Wells, famoso actor y director de cine, radió la obra de ciencia-ficción titulada La guerra de los mundos (cuyo autor es H. G. Wells), en la que los extraterrestres invadían la Tierra, cundió el pánico entre los oyentes, que creyeron estaba sucediendo en realidad.

Hoy día, la radio nos sigue acompañando...

¿CÓMO FUNCIONA UNA RADIO?

La radio funciona gracias a que las ondas electromagnéticas emitidas desde una radioemisora se propagan por el espacio, alcanzando los aparatos receptores.

Las ondas electromagnéticas vibran a diferentes velocidades. Se llama frecuencia a la medida de la vibración, y se mide en hercios (cuyo símbolo es Hz), utilizándose sobre todo uno de sus múltiplos, el kilohercio (kHz).

A cada emisora de radio se le asigna una frecuencia distinta y se intenta que las frecuencias de dos emisoras no estén muy próximas para que no interfieran entre sí. Las frecuencias varían de 3 kHz a 300 GHz (que son 300 millones de kilohercios).

En el dial de una radio aparece el conjunto de todas las frecuencias posibles que podemos seleccionar.

ONDA MEDIA Y FRECUENCIA MODULADA

Cuanto mayor es la frecuencia, menos alcance tiene una señal de radio. Así, las emisiones de onda corta alcanzan miles de kilómetros, se usan en emisoras internacionales y se les asignan también a los radioaficionados, que se comunican entre sí a grandes distancias.

Las emisiones de onda media llegan hasta cientos de kilómetros, y son adecuadas para programas nacionales y locales, aunque no siempre se oyen bien: a veces tienen interferencias causadas por lo que se llama el ruido parásito, originado por perturbaciones eléctricas en la atmósfera. Vienen moduladas en amplitud (o “altura” de las ondas), cuyas siglas en inglés son AM.

Las emisiones de frecuencia modulada, o FM, se usan para radios locales, ya que tienen corto alcance, aunque una mayor calidad de sonido que las de onda media.

Las ondas de radio no solo se usan para transmitir a través de las emisoras comerciales de FM y AM, sino que tienen otras aplicaciones, como la comunicación en rescates de emergencia o en los radiotaxis (onda corta), en emisiones internacionales (satélites) y en los hornos de microondas (que en realidad son ondas de radio de muy alta frecuencia y, por tanto, con mucha energía).