El decibelio: La medida del sonido

Hola a todos,

En la entrada de hoy vamos a hablar de la unidad con la que se mide el sonido: El decibelio (dB). No se trata de una unidad sencilla, pues su escala no es decimal, sino logarítmica (para saber más sobre el decibelio haz click).

Para entenderlo de forma sencilla, sin adentrarnos en el término matemático de logaritmos, podemos decir que cuando un sonido dobla su magnitud, aumenta en 6 dB.

Para poder entender mejor los valores prácticos del decibelio podéis observar la siguiente tabla:

Nivel de intensidad del sonido.⁸​

200 dB	Bomba atómica similar a la de Hiroshima y Nagasaki
180 dB	Explosión del Volcán Krakatoa (a 160 km de distancia). Cohete en despegue
142,2 dB	Récord Guiness de ruido en un estadio9​
140 dB	Umbral del dolor. Coche de Fórmula 1
130 dB	Avión en despegue
120 dB	Motor de avión en marcha. Pirotecnia
110 dB	Concierto. Acto cívico
100 dB	Perforadora eléctrica
90 dB	Tráfico
80 dB	Tren
70 dB	Aspiradora
50/60 dB	Aglomeración de gente / Lavavajillas antiguo
40 dB	Conversación
20 dB	Biblioteca
10 dB	Respiración tranquila
0 dB	Umbral de audición

Ejercicios prácticos de ondas

Muy buenas,

Ahora vamos a realizar unos ejercicios prácticos para entender mejor las ondas.

Ejercicio 1:

Teniendo en cuenta que la velocidad de la luz en el aire es 299 708 Km/sg y la velocidad de sonido es 343 m/sg.Un cohete de fuegos artificiales explota a una distancia de 400 metros. ¿Con cuánto retardo nos llega el sonido respecto a la luz?

Partiendo de la ecuación:

v = e/t 

v= e/t --> v x t = e --> t = e/v

El tiempo que tardar en llegar la luz será tl = 400 m/299 708 000 m/s = 0,00000133 sg (hemos pasado la velocidad de Km/sg a m/sg).

tr = ts - tl

El tiempo que tardar en llegarnos el sonido será ts = 400 m/ 340 m/s = 1,661807 sg

Por tanto la diferencia de tiempo será: 1,661807 -  0,00000133 = 1,16617937 sg

Ejercicio 2: Demostrar el valor de la velocidad  de la luz. Pista (buscar en internet la distancia entre la tierra y el sol, y el tiempo que tarda en llegar la luz del sol a la tierra).

Distancia tierra-sol = 149.597.870 Kilómetros.

Tiempo luz sol-tierra = 8 minutos y 20 segundos = 8 x 60 + 20

Para aplicar la formula v = e/t, primero tenemos que pasar el tiempo a segundos: 

Tiempo luz s-t = 8 minutos y 20 segundos = 8 x 60 + 20 = 500 sg

Ahora aplicamos la fórmula, v= 149 597 870 km/500 sg = 299 195, 74 km/sg

Como vemos, es muy parecida a la velocidad teórica de la luz.

Ejercicio 3: 

El espectro audible humano en un oído joven y sano es sensible a las frecuencias comprendidas entre los 20 Hz (+ grave) y 20 kHz (+ agudo). Hallad el T y la λ de amabas frecuencias límites.

Dato: Velocidad del sonido a 0º =  330 m/s

1. Onda aguda de frecuencia 20 kHz (Hz = 1/sg)

Periodo --> T = 1/f = 1/2000 Hz = 0,00005sg                                                                                      Longitud de onda --> v= λ /T = 330 m/s = λ/0,00005 ->                                                                              λ = 330 x 0,00005 = 0,165 m

2. Onda grave de frecuencia 20 Hz (1/sg)

Periodo --> T = 1/f = 1/20 Hz = 0,05 sg                                                                                                Longitud de onda --> v = λ/T = 330 m/s = λ/0,05 ->                                                                                   λ = 330 x 0,05 = 16,5 m 

Ejercicio 4:

Una onda sonora tiene un periodo de 1/3 de segundo y una longitud de onda de 110 metros. ¿Cuál será la velocidad de propagación de la onda?

Hemos visto en post anteriores que la velocidad de propagación de onda es:

v = λ/T = 110 m/0,3333 sg = 330 m/sg

El resultado se corresponde a la velocidad del sonido a unos 0º Centígrados.

Ejercicio 5:

Una onda sonora se desplaza por el aire a una temperatura de 20º con una velocidad de 343 m/sg, si su periodo es 0,025 segundos, calcular:

a. La frecuencia de la onda.

La frecuencia de la onda será 1/T = 1/0,o25 = 40 Hz

b. ¿Puede oírse? ¿Pensáis que es un sonido  grave o agudo? Razona la respuesta.

40 Hz pertenece a (20 graves Hz -Agudo -20.000 Hz -Grave-), por lo tanto, 40 Hz pertenece al espectro audible.

c. La longitud de onda.

V= λ/T --> λ= v x T = 343 m/sg x 0,025 sg = 0,08575 m

d. Después de emitirse el sonido, una persona lo recibe a 300 metros,  ¿Cuántos ciclos habrá realizado la onda? ¿Cuánto tiempo habrá tardado en llegar?

Nº ciclos

1 ciclo --- 8,575 m

x ciclos -- 300 m

Tiempo Periodo

x = 300 m /8,575 m = 34,8 ciclos

34,98 x T = 34,98 X 0,025 = 0,87 sg

Ejercicio 9:

Cuando se emite una luz en un sol tarda 1 minuto en llegar a un planeta. 

a. ¿Cuál es la distancia que separa el sol del planeta?

 v = e/t -> e = v x t = 300000 x 60 = 18 000 000 km

b. Si la frecuencia de la onda de luz es de 8×10E¹⁴ Hz. ¿Cuántos ciclos se han producido desde el sol hasta el planeta?

Sabemos el tiempo total, nos queda calcular el tiempo que tarda en cumplirse un ciclo:

 T = 1/f = 1/8×10¹⁴  = 1,25×10^-15 sg

Entonces Si 1,25×10^-15 sg  --------- 1 ciclo 

               60 sg ----------    X ciclos

X x 1,25×10^-15 sg =  60 x 1 ---> X= 60 sg/1,25×10^-15 sg = 4,8×10¹⁶ ciclos

Las ondas sonoras

Buenas tardes,

Hoy vamos a hablar de un nuevo tipo de ondas. Habíamos visto las ondas electromagnéticas que permiten a luz propagarse por el espacio con distintas frecuencias: desde muy altas (rayos gamma), pasando por las frecuencias medias (espectro visible), hasta las muy bajas (ondas de radio). Las OE se propagaban por atracciones debidas a cargas opuestas. En otra entrada también vimos los distintos tipos de ondas y ahora vamos a centrarnos en explicar las ondas de sonido.

Las ondas sonoras son mecánicas, es decir, necesitan de un medio para su propagación (no como las OE). Para su propagación es necesario que se produzca una vibración que genere una presión/subpresión que va afectando a los átomos del medio, hasta que la energía de la vibración no puede mover a los átomos del medio.

Las ondas del sonido son longitudinales, es decir, la presión hacia el medio es la misma dirección que la propagación.

Las ondas de sonido se propagan a distintas velocidades según el medio:

• Aire: 343 m/sg.
• Agua: 1500 m/sg.
• Madera: 3000 m /sg.
• Acero: 6000 m/sg.

Vemos que cuando el material es más denso, las partículas están más unidas y eso hace que la velocidad de propagación sea más rápida.

Para entender mejor la propagación de las ondas de sonido, podéis ver el siguiente video que incluye una animación explicativa:

Importante tener en cuenta que en el eje de ordenadas de una onda sonora tenemos la presión (no como en las OE que teníamos campo eléctrico). Lo vemos en la siguiente representación de una onda de sonido:

Tipos de ondas

¡Buenas tardes de nuevo!

Hoy vamos a hablar de las ondas, resumiendo las distintas ondas que se dan en la naturaleza.

Atendiendo a la geometría de su propagación pueden ser:

• Transversales. La perturbación periódica es perpendicular a su dirección de propagación (Ej: cuerda agitándose y las ondas electromagnéticas).
• Longitudinales. La perturbación periódica tiene la misma dirección que la propagación de la onda (Ej. Sonido)

Según el medio de propagación:

• Mecánicas. Necesitan de un medio gaseoso, líquido o sólido para que por presiones a los objetos del medio puedan propagarse.
• Electromagnéticas. Pueden propagarse en el vacío gracias a atracciones de distinta polaridad eléctrica y magnética.

Según las dimensiones de propagación pueden ser:

• Unidireccionales. Propagación lineal. Ejemplo ondas de luz
• Bidireccional. A lo largo de la superficie. Ejemplo las olas.
• Tridimensional. En todas las direcciones. Ejemplo ondas del sonido.

Esquema de tipos de ondas:

Vídeo explicativo de los distintos tipos de ondas:

Diseñando nuevas realidades

Hola a todos,

En esta entrada voy a poneros unos ejemplos de como podemos cambiar la realidad con la iluminación y diseñar una nueva.

Ejemplo: Aura. Jugando con la iluminación en un interior clásico.

Mi opinión, es que jugando con las luces, se pueden ver las típicas imágenes de una  iglesia de una forma original, moderna y que atrae mucho, ya que lo vemos de una manera muy distinta. De esta manera la experiencia de visitar un monumento religioso, se puede hacer más amena y atractiva.

Ejemplo 2: Olafur Eliasson. diseñando espacios.

En el video, Olafur Eliasson nos cuentan como jugando con la luz en los distintos espacios podemos alterarla. De esta manera nuestros ojos ven espacios conocidos de distinta forma.

Ejemplo 3: Sublimotion. Restaurante con otras realidades (bastante caro).

Después de ver este video mi conclusión es que puedes comer de manera extravagante, sintiendo las experiencias además de degustar alimentos muy exquisitos pero que los esta a la altura de muy pocos por que el precio es muy elevado.

Ejemplo 4: James Turrell. Construyendo la luz.

El video muestra que la luz juega un papel muy importante a la hora de construir los espacios, donde se pone, donde se proyecta y se pueden ver distintos espacios donde la luz es el elemento principal.

 

Reflexión, Refracción y Dispersión de la luz

Buenas noches a todos, 🤩

A continuación vamos a hablar de tres fenómenos importantes de la luz:

1. La Reflexión:

La luz cuando incide en un objeto, parte es absorbida y parte reflejada (excepto si el cuerpo es negro que no refleja nada de luz o si es blanco, donde el cuerpo no absorbe nada).

Vamos a ver mejor este fenómeno con un esquema: 

En el caso de que la superficie sea plana, se produce una reflexión especular, que cumple la siguiente fórmula

Ángulo de incidencia = Ángulo de reflexión 

En las superficies rugosas está igualdad no se cumple, produciéndose una reflexión difusa

2. La Refracción:

Los fotones de luz, en el vacío, se desplazan en formas de ondas electromagnéticas recogiendo 300 000 Km cada segundo, pero cuando entran en la atmósfera esta velocidad disminuye y se recalentó aún más cuando penetra en el agua. Estos cambios de velocidad producen distorsiones en objetos que se encuentran en ambos medios, por ejemplo una cucharilla en un vaso de agua, a este fenómeno se le conoce como refracción.

Teoría del color

Hola a todos,

Hoy vamos a dar color a mi gran blog. Dentro del tema de la luz, los colores son un asunto peliagudo, la teoría del color consigue mezclas que se producen a partir de los colores primarios para generar la onda con la frecuencia exacta de un color determinado.

Existen dos formas de conseguir el color deseado a partir de colores primarios:

• Mezclando colores para sustraer ondas y emitir la onda que queremos —> teoría sustractiva que es la que utilizamos cuando mezclamos colores al pintar o imprimimos un póster.

• Mezclando colores emisores de luz —> teoría aditiva, que se basa en la emisión de ondas y es la que utilizamos mezclando colores primarios RGB cuando tenemos fuentes de luz como neones y leds.

A continuación os presento una web interactiva donde podemos mezclar los colores primarios, tanto aditivos emisores, como subtract Ivón absorbentes y ver los resultados automáticamente de las mezclas con distintos colores e intensidades.

Colores primarios aditivos

Colores primarios sustractivos 

En la siguiente imagen se puede observar al microscopio los puntos de colores primarios sustractivos en un documento impreso:

De esta forma la foto absorbe las radiaciones y emíteme  sólo las correspondientes al color deseado.

Vídeo sobre la teoría del color

Resolución de problemas con ondas

Hola de nuevo, antes de resolver algunos problemitas de ondas, debemos explicar los parámetros básicos de una onda:

• Periodo (T) tiempo que tarda en completar un ciclo.
• Amplitud (A) distancia desde el eje horizontal al pico de la onda.
• Frecuencia (f) 1/T Hz son los ciclos completados en un 1s.
• Longitud de onda (λ) es el espacio recorrido por una onda en un tiempo igual a un periodo o la distancia que recorre el fotón durante un ciclo.

Ejercicio 1:

 

Tiempo en completar un ciclo 1/2 segundo

Su amplitud es de 7v

a) Dibuja la onda 

b) ¿Cual es su periodo? Es el tiempo que tarda en completar un ciclo.

Su período serán 0,5 segundos

c) ¿Cual será su frecuencia? Son los ciclos completados en 1 segundo.

F= 1/Período

F=1/0,5= 2 Hz

En un segundo se han completado 2 ciclos

Ejercicio 2:

Tiempo en completar un ciclo es de 0,2 segundos

Su amplitud de 7v

a) Dibuja la onda

b) ¿Cual será su periodo?

Su periodo será 0,2 segundos

c) ¿Cual será su frecuencia?

F=1/0,2= 5 Hz o ciclos completados en 1 segundo

¿Qué es la luz?

Buenas y frías tardes.

A continuación os voy a resumir los conceptos que definen la luz; son un poco complicados, pero los intentaré explicar de la mejor forma posible.

Primero tenemos que saber que la partícula fundamental de la luz es el fotón. Se forma cuando los electrones pasan de un nivel de mayor energía a otro de menor. El electrón se conserva, la energía no, por ello se emite un fotón hacia el exterior (porque la energía no puede destruirse, sólo transformarse)

El fotón cambia de carga eléctrica y magnética con el tiempo, según el siguiente diagrama:

Es decir, el fotón no es como un electrón que siempre tiene carga negativa, tampoco como un protón que siempre tiene carga positiva, sino que su carga eléctrica varía de signo con el tiempo (también la magnética).

Es fundamental para el fotón el hecho de tener estas cargas porque gracias a ellas se ve atraído por otro fotón que está justo delante de él y que en cada momento tiene una carga opuesta. Esta fila de fotones forma las ondas electromagnéticas y gracias a estas cargas de opuesto, las ondas pueden desplazarse por el vacío a una velocidad enorme 

C= 300 000 km/sg

La luz llega a los objetos, realmente son filas de fotones con distinta frecuencia:

• Alta frecuencia: su carga varía de positiva a negativa muy rápido.
• Baja frecuencia: su carga varía de positiva a negativa más lenta.

Al conjunto de todas las frecuencias posibles de la luz se le llama espectro electromagnético, solo una pequeña parte de las frecuencias son visibles para nuestro ojos. 

Como se puede ver en el siguiente esquema:

Es decir, en los rayos solares van fotones con distintas frecuencias, formando la luz blanca e incluso rayos UVA, gamma, etc. Afortunadamente los rayos con mucha frecuencia que nos podrían quemar, son absorbidos por la atmósfera. Nos llegan un montón de ondas de fotones de distintas frecuencias, algunas de ellas son absorbidas por los elementos y otras las repelen, las repelidas llegan a nuestros ojos y así vemos los distintos colores. Para entenderlo mejor, os pongo este vídeo que lo explica muy bien: 

En el siguiente vídeo, explica todo el espectro electromagnético, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, pasando por rayos infrarrojos, visibles, etc