Corriente continua y corriente alterna

La corriente eléctrica es el desplazamiento ordenado de cargas eléctricas a través de un conductor. Según el sentido, ésta puede ser continua o alterna. Ambas son muy usadas e indispensables para el funcionamiento de artefactos electrónicos y del alumbrado público.

Corriente continua Corriente alterna
Abreviación DC (direct current). AC (alternating current).
Dirección del flujo de electrones Una sola dirección constante en el tiempo. Varía, cambia continuamente y no es constante en el tiempo.
Voltaje Constante. Cambios periódicos.
Polaridad Tiene polaridad (positivo o negativo). No tiene polaridad.
Frecuencia Siempre será igual a 0. Cerca de 50 a 60 Hz.
Fuente Baterías, electroquímicos y celdas fotovoltaicas. Alternadores.
Pérdida La transmisión de DC genera pérdidas mayores a la de AC. Para largas distancias habrá pérdida de corriente. La pérdida en la transmisión de AC es menor que la de DC. Este tipo de corriente es apta para recorrer largas distancias.
Ventajas
  • Puede almacenarse en baterías.
  • Puede reducirse su voltaje a niveles muy bajos para ser usado en dispositivos electrónicos.
  • Fácil transformación.
  • Facilidad de transporte a larga distancia.
  • Fácil y económico manejo cambio en los niveles de voltaje.
Aplicación En los dispositivos electrónicos y digitales. En los alumbrados públicos y viviendas.
Conversión De DC a AC se usan rectificadores y diodos semiconductores. De AC a DC se usan diodos, capacitores y reguladores.
Forma representativa

 

Ondas sonoras

El sonido es producido por fuentes vibrantes colocadas en un medio que por lo general suele ser el aire, pero puede ser cualquier gas, líquido o sólido. Un objeto que vibra en el aire produce ondas de sonido a través del desplazamiento de las capas de sus partículas.

El sonido es una forma de energía que se transmite de un punto a otro como una onda.

¿Qué es una onda?

Una onda es una perturbación vibratoria en un medio que transporta energía de un punto a otro sin que haya un contacto directo entre los dos puntos.

Se puede decir que una onda es producida por las vibraciones de las partículas del medio a través del cual pasa.

Tipos de ondas

Hay dos tipos de ondas: longitudinales y transversales.

En las ondas longitudinales, las partículas del medio vibran hacia adelante y hacia atrás en la misma dirección en que se mueve la onda. El medio puede ser sólido, líquido o gaseoso.

Por su parte, en las ondas transversales las partículas del medio vibran hacia arriba y hacia abajo en ángulo recto hacia la dirección en que se mueve la onda. Estas ondas se producen sólo en sólidos y líquidos, pero no en los gases.

El sonido es una onda longitudinal que consiste en compresiones y rarefacciones que viajan a través de un medio.

Características de las ondas sonoras

Los sonidos de diferentes objetos se pueden distinguir en base a sus diferentes características:

Volumen

La sonoridad es la característica del sonido por la cual se pueden distinguir los sonidos fuertes y débiles. Por ejemplo, cuando una persona habla con otra su voz es baja, pero cuando lo hace en una reunión pública su voz es alta.

La sonoridad depende de una serie de factores:

  • Amplitud del cuerpo vibrante: la intensidad del sonido varía directamente con la amplitud del cuerpo vibrante. Por ejemplo, cuando al tocar un tambor con fuerza la amplitud de su membrana aumenta y se escucha un sonido fuerte.
  • Área del cuerpo vibrante: la intensidad del sonido también depende del área del cuerpo vibrante. Por ejemplo, el sonido producido por un tambor grande es más fuerte que el de uno pequeño debido a su gran área vibratoria. La sonoridad aumenta con el área del cuerpo vibrante y viceversa.
  • Distancia desde el cuerpo vibrante: la sonoridad también depende de la distancia del cuerpo vibrante al oyente. Es causada por la disminución de la amplitud debido al aumento de la distancia.

Tono

El tono es la característica del sonido por la cual podemos distinguir entre un sonido agudo o grave, y depende de la frecuencia. Un tono más alto significa una frecuencia más alta y viceversa.

Frecuencia

La frecuencia es el número de vibraciones de sonido que pasan en un segundo. Por ejemplo, la frecuencia de la voz de las mujeres y los niños es mayor que la de los hombres.

Calidad

Es la característica del sonido por la cual se puede distinguir entre dos sonidos de la misma intensidad y el tono. Por ejemplo, si una persona está fuera de una sala puede distinguir entre las notas de un piano y una flauta que se tocan dentro de la sala, esto se debe a la diferencia en la calidad de estas notas.

Intensidad

Es la energía del sonido que pasa por segundo a través de una unidad de área perpendicular a la dirección de propagación del sonido. Las ondas sonoras transfieren energía desde la fuente sonora al oyente. La intensidad del sonido depende de la amplitud de la onda.

¿Sabías qué...?
La sonoridad depende no sólo de la intensidad del sonido sino también de las condiciones físicas del oído ya que el oído humano es más sensible a algunas frecuencias que a otras.

Reflejo del sonido

Cuando una persona aplaude o grita cerca de una superficie reflectante, como un edificio alto o una montaña, vuelve a escuchar el mismo sonido un poco más tarde. Ese sonido que escucha se llama eco y es el resultado de la reflexión del sonido desde la superficie.

Energía del sonido

Es la energía producida cuando las ondas se mueven hacia afuera desde un objeto vibrante o fuente sonora. Cuando las moléculas de aire alrededor de las ondas comienzan a vibrar, las ondas de sonido son transportadas.

Diferencia entre eco y reverberación

Cuando el sonido incide en la superficie de un medio y rebota, se llama eco o reflejo del sonido. La reverberación es el reflejo múltiple de las ondas sonoras.

La sensación de sonido persiste en nuestro cerebro durante aproximadamente 0,1 s. Para escuchar un eco claro, el intervalo de tiempo entre nuestro sonido y el sonido reflejado debe ser de mayor a 0,1 s si este es menor a 0,1 s se produce reverberación.

Propagación del sonido

En el aire, el sonido se transmite por las variaciones de presión de su fuente al entorno. El nivel de sonido disminuye a medida que se aleja cada vez más de su fuente.

Si bien la absorción por el aire es uno de los factores que atribuyen al debilitamiento de un sonido durante la transmisión, la distancia juega un papel más importante en la reducción del ruido durante la transmisión. La reducción de un sonido se llama atenuación.

El efecto de la atenuación de la distancia depende del tipo de fuentes de sonido. La mayoría de los sonidos o ruidos que se encuentran en la vida cotidiana provienen de fuentes que se pueden caracterizar como fuentes puntuales o lineales.

Si una fuente sonora produce una propagación esférica del sonido en todas las direcciones, es una fuente puntual. Si la fuente sonora produce una propagación cilíndrica del sonido, se puede considerar como una fuente lineal.

Las fuentes sonoras puedes ser naturales o artificiales de acuerdo a su origen.

Estadística: tabla de valores

La estadística se encarga de interpretar los datos obtenidos de la observación de un fenómeno. Esta ciencia reúne información concerniente a individuos, grupos, etc., organiza dichos datos y los analiza e interpreta. Su fin es la toma de decisiones en base a las predicciones que pueden realizarse.

Los datos estadísticos se pueden representar mediante gráficos variados, como puede ser el gráfico de sectores circulares.

Para poder realizar tablas de valores con datos recopilados es importante conocer algunos conceptos básicos de estadística:

POBLACIÓN O UNIVERSO

El objetivo principal de la estadística es el estudio de las observaciones de los fenómenos que se refieren a un conjunto, ya sea de individuos, de objetos, de medidas o de sucesos. A cada uno de los conjuntos de las observaciones de esos sucesos se le da el nombre de población.

PRIMERAS ESTADÍSTICAS

En la Antigüedad se utilizó la estadística en forma rudimentaria, su fin era recopilar datos, hacer inventarios, realizar censos poblacionales, llevar un registro de nacimientos y defunciones, etc.

VARIABLE

Variable cuantitativa: es el conjunto de todos los valores que puede tomar el fenómeno observado en los casos de atributos cuantitativos, es decir, atributos medibles.

Variable cualitativa: es aquella que se refieren a las características o cualidades, por ejemplo: estado civil, nacionalidad, etc. Pueden ser dicotómicas si las posibilidades son dos o politómicas si pueden tomar más de dos valores.

TABLA DE VALORES

Para presentar los datos recopilados se utilizan tablas que permiten apreciar en forma organizada los valores obtenidos. Estas tablas cuentan con algunos elementos:

Frecuencia: es el número de veces que se repite cada fenómeno o suceso.

Amplitud de la variable: es la diferencia entre el valor mayor de la variable y el valor menor.

Frecuencia de un intervalo de clase: es el número de veces que la variable toma valores comprendidos en un determinado intervalo de clase.

Frecuencia relativa: es el cociente entre la frecuencia de un intervalo y el número total de observaciones.

Una vez confeccionada una tabla de valores estadísticos se puede realizar un gráfico para visualizar con mayor facilidad los resultados.

Cuando las observaciones se encuentran agrupadas en intervalos de clase, las gráficas apropiadas para representarlas son los histogramas y los polígonos de frecuencia.

 

EJEMPLO

En el 5°A de una escuela hay un total de 30 alumnos. Los datos recopilados son las alturas de todos los alumnos. En este caso, la población es el conjunto de estaturas de los alumnos de 5°A.

Alturas en metros:

1,62-1,62-1,64-1,66-1,74-1,77-1,64-1,64-1,66-1,66-1,66-1,66-1,66-1,67-1,71-1,67-1,67-1,67-1,67-1,67-1,74-1,69-1,69-1,71-1,69-1,71-1,69-1,72-1,69-1,66

Los datos obtenidos deben agruparse:

2 alumnos de 1,62 m
3 alumnos de 1,64 m
7 alumnos de 1,66 m
6 alumnos de 1,67 m
5 alumnos de 1,69 m
3 alumnos de 1,71 m
1 alumno de 1,72 m
2 alumnos de 1,74 m
1 alumno de 1,77 m

Una vez organizada la información se pude realizar una tabla en la cual se ordenen las estaturas de menor a mayor y se agrupe por alumnos con la misma estatura.

ESTATURA EN METROS (m) FRECUENCIA
1,62 2
1,64 3
1,66 7
1,67 6
1,69 5
1,71 3
1,72 1
1,74 2
1,77 1

Frecuencia

En la columna derecha de la tabla se puede observar la frecuencia con la que se repite cada variable, por ejemplo: el valor de estatura 1,62 m tiene una frecuencia de 2.

Amplitud de la variable

La menor altura es 1,62 m y la mayor 1,77 m, por lo tanto la amplitud de la variable es:

1,77m-1,62m = 15 cm

TABLAS CON INTERVALOS DE CLASE

En ocasiones es útil agrupar los datos en intervalos de clase, por ejemplo cuando la amplitud de la variable es un número grande.

EJEMPLO

Un profesor universitario tiene 91 alumnos en su clase de Álgebra I. Para organizar los resultados del primer examen de sus alumnos realizó una tabla dados con los valores de las calificaciones de sus alumnos.

0-4-10-15-19-20-22-26-27-27-30-39-39-39-39-37-40-40-40-40-40-45-45-47-47-51-52-52-54-55-56-58-58-59-59-59-60-60-60-60-60-60-60-60-60-60-60-66-68-68-69-70-70-70-70-70-70-71-71-72-74-75-78-78-78-78-79-79-79-80-80-80-80-81-82-82-83-84-85-86-87-88-89-90-90-90-95-95-98-98-100

CALIFICACIÓN  FRECUENCIA
[0-10) 2
[10-20) 3
[20-30) 5
[30-40) 6
[40-50) 9
[50-60) 11
[60-70) 15
[70-80) 18
[80-90) 14
[90-100] 8

Los intervalos también pueden notarse sin los corchetes y paréntesis, por ejemplo: 20-30 en vez de [20-30).

El corchete significa que el número está incluido en el intervalo, por ejemplo en el intervalo [20-30) se cuentan las siguiente calificaciones: 20-22-26-27-27. Por este motivo, la frecuencia es 5.

Puedes ampliar el contenido ingresando a la Enciclopedia de Matemática, en el tomo de Probabilidad y Estadística.

A PRACTICAR LO APRENDIDO

Confeccionar una tabla de valores en la cual se incorpore la variable y la frecuencia para los casos:

  1. Se realiza una encuesta en un barrio de la ciudad para conocer el número de hijos menores de edad por familia. Los resultados son los siguientes:
    Número de hijos por familia: 0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,3,4,4,4,4,4,4,4,5,5,6
    Confeccionar una tabla de valores (sin intervalos de clase).
  2. Un parasitólogo mide 18 anélidos y obtiene los siguientes valores: 2,7 – 2,7 – 2,1 – 2,6 – 3,2 – 3,2 – 1,8 – 1,1 – 1,8 – 1,9 – 2,7 – 3,1 – 2,3 – 3,4 – 3,4 – 2,9 – 3,1 – 3,0
    Realizar una tabla de valores con intervalos de clase.

RESPUESTAS

  1. NÚMERO DE HIJOS FRECUENCIA
    0 6
    1 12
    2 9
    3 7
    4 7
    5 2
    6 1
  2. LONGITUD (cm) CANTIDAD DE ANÉLIDOS
    [1 – 1,5) 1
    [1,5 – 2) 3
    [2 – 2,5) 2
    [2,5 – 3) 5
    [3 – 3,5) 7
¿Sabías qué...?
El primer censo moderno lo realizó el Conde de Aranda en 1768, bajo el reinado de Carlos III, los fines eran fiscales y militares.

Movimiento ondulatorio

Gracias a la propagación de las ondas podemos escuchar sonidos, iluminar objetos, comunicarnos mediante un teléfono móvil o establecer transmisiones de radio y televisión.

Para comprender mejor la definición de onda hay que saber que la materia que nos rodea, como el agua, una mesa, etc. está formada por partículas. Éstas están más apretadas en los sólidos y más dispersas en los líquidos o gases. Sin embargo, en todos los casos la vibración de una partícula puede transmitirse al de una partícula contigua.

Por lo tanto, cuando se propaga una onda, las partículas vibran alrededor de sus posiciones, pero no se mueven con la onda. Por ejemplo: cuando tiramos una piedra en el agua, las partículas de agua no avanzan lateralmente sino que suben y bajan al mismo tiempo que transmiten energía a las partículas vecinas. De este modo se forman pequeñas olas; éstas son ondas que viajan a través del agua y transmiten la energía de un sitio a otro.

Una onda es una perturbación que se propaga en el espacio y que se caracteriza por un transporte de energía, pero no de materia.

El movimiento de cualquier objeto material en un medio (aire, agua, acero, etc.) puede ser considerado como una fuente de ondas. Al moverse perturba el medio que lo rodea y esta perturbación, al propagarse, puede originar un pulso o un tren de ondas.

Un pulso es una onda que transporta una perturbación que dura un corto intervalo de tiempo. Por ejemplo, una vibración en el extremo de una cuerda. En este caso cada trozo de cuerda, al principio en reposo, oscila brevemente cuando llega el pulso y luego la cuerda vuelve a quedar en reposo.

En un tren de ondas la perturbación transportada es de larga duración. Por ejemplo: una serie continua e interrumpida de sacudidas que se propagan a lo largo de una cuerda o de un resorte.

¿Sabías qué...?
Las ondas electromagnéticas que emiten los teléfonos móviles afectan a la capacidad de orientación y memorización de las hormigas, según un estudio realizado por la Universidad Libre de Bruselas.

Clasificación de las ondas

Magnitudes básicas de una onda

Longitud de onda (λ): es la distancia entre dos puntos de la onda en un mismo estado de oscilación.

Elongación (y): es la distancia que existe en cualquier instante entre la posición de la partícula y la posición de equilibrio. Se mide en metros.

Amplitud (A): es la elongación máxima. Cuanta más amplitud tenga una onda, más energía trasportará.

Período (T): es el tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la onda.

Frecuencia (f): es el número de vibraciones u oscilaciones completas que se realizan en un segundo.

Velocidad (v): es la relación que existe entre un espacio recorrido igual a una longitud de onda y el tiempo empleado en recorrerlo. V= λ / T

Propiedades

Reflexión
Si una onda incide sobre un cuerpo que obstaculiza su propagación, como una pared, se refleja. Cierta cantidad de energía que transporta la onda es absorbida por el cuerpo sobre el cual incide, y otra parte de energía vuelve como una onda de igual frecuencia y velocidad.

Refracción
La refracción se produce cuando una onda llega a una superficie que separa dos medios de propagación distintos. Una determinada cantidad de energía se transfiere al mismo medio, pero otra parte se propaga en el otro medio, se dice que la onda se refracta.

Difracción
La difracción se produce cuando una onda llega a una ranura o un obstáculo de tamaño comparable con su longitud de onda. La onda se desvía como si el obstáculo emitiese una onda esférica.

Interferencia
Puede ocurrir que existan varias fuentes emisoras en un mismo lugar, por lo cual se produce una superposición de ondas.

¿Qué son las microondas y cómo consiguen calentar la comida?

Las microondas son ondas electromagnéticas de la misma naturaleza que las ondas de radio, luz visible o rayos X. Se utilizan para emitir señales telefónicas de larga distancia, programas de televisión e información de ordenadores a través de la Tierra o a un satélite en el espacio.

Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas agitan las moléculas de agua que contienen los alimentos produciendo calor dentro de sustancias orgánicas. Dependiendo del tiempo de exposición, el alimento absorbe cierta cantidad de energía, que puede descongelar, calentar y hasta cocer o quemar.

¿Qué tipo de onda es el sonido?

El sonido es una onda longitudinal y se produce cuando un cuerpo vibra rápido. La frecuencia es el número de vibraciones u oscilaciones completas que se efectúan en 1 segundo.

Los sonidos son audibles cuando un cuerpo vibra con una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz (Hercio, unidad de medida para la frecuencia).

Para que el sonido pueda llegar a nuestros oídos necesita un espacio o medio de propagación que normalmente suele ser el aire, la velocidad de propagación del sonido en el aire es de unos 334 m/s y a 0º es de 331,6 m/s.

La intensidad del sonido está relacionada con la amplitud de onda; esto significa que a mayor amplitud el sonido es más fuerte.

Una onda sonora irradia diferentes cantidades de energía por unidad de tiempo y por unidad de área. Para medir la intensidad de un sonido se utiliza el decibelio, que se abrevia dB.

El ser humano tiene capacidad para oír sonidos entre 0 y 140 dB. Aquellos sonidos que están comprendidos entre los 120 dB y 140 dB generan dolor y puede ocasionar lesiones auditivas.

¿Y la luz?

Al igual que el sonido, la luz se propaga mediante un movimiento ondulatorio. Sin embargo, la luz es de tipo transversal y se pude propagar en el vacío los que significa que es una radiación electromagnética.

En el vacío la luz se propaga a una velocidad aproximada de 3.10⁸ m/s. Cuando se propaga en otros medios, su velocidad disminuye.

Los objetos que reciben la luz se llaman cuerpos iluminados. Los mismos pueden ser de diferentes colores porque la luz blanca en realidad está compuesta por siete colores. De acuerdo al tipo de luz que absorben y que reflejan, será su color.