POLARIZACIÓN DE LA LUZ

La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. Estos campos actúan perpendicularmente a la dirección de propagación. Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio. En una onda electromagnética no polarizada,  el campo eléctrico oscila en todas las direcciones normales a la dirección de propagación de la onda. En una onda polarizada las oscilaciones del campo eléctrico son perpendiculares a las oscilaciones del campo magnético y ambas son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.

Existen varios métodos de polarizar una onda electromagnética: absorción selectiva, reflexión, refracción y  difusión.


En la polarización por absorción la radiación electromagnética se hace pasar por un filtro polarizador que absorbe toda la radiación excepto la que oscila sobre un plano determinado. Si la radiación emergente se hace pasar por un filtro que deja pasar la radiación que oscila sobre un plano diferente se conseguirá anular la radiación electromagnética.





En la polarización por reflexión la onda electromagnética que se refleja sobre una superficie queda polarizada. Por ejemplo, la luz que se refleja sobre una superficie nevada, o mojada, suele ser muy molesta. Esta luz suele estar polarizada por reflexión. Unos cristales polarizadores montados en unas gafas de sol impiden que esta luz llegue a los ojos y no hace falta que los cristales sean tan oscuros, con lo que la visión es más luminosa.

DISPERSIÓN DE LA LUZ

La refracción de la luz consiste en el cambio de dirección de un rayo luminoso cuando la luz pasa de un medio a otro. El ángulo refractado depende del índice de refracción del medio al que pasa la luz. En la imagen se observa un haz reflejado (hacia arriba) otro refractado (hacia abajo).

Cuando la luz incidente no es monocromática se observa que se da una separación de las diferentes radiaciones monocromáticas porque el índice de refracción depende de la longitud de onda. De forma que el índice de refracción sería menor para el rojo y mayor para el violeta. Esto hace que la radiación se separe en función de las longitudes de onda que la componen. Cuando la luz atraviesa un prima óptico se observa que ángulo de emergencia es diferente para cada longitud de onda y aparece evidente el fenómeno de la dispersión de la luz.

El arco iris es una muestra de la dispersión de la luz en la naturaleza y se da cuando la luz de sol atraviesa las gotas de lluvia.

SONIDO

El enlace adjunto lleva a una página de ayuda en la que se explica el SONIDO, en ella aparecen animaciones que ayudan a entenderlo: enlace.

Intensidad y sonoridad.
La gráfica muestra la intensidad y la frecuencia de los sonidos relacionándolos con la sonoridad.

Los porcentajes indican el tanto por ciento de personas que podrían sentir una intensidad tan baja. Para intensidades mayores de las del umbral de sensación aparece dolor y se puede llegar a romper el tímpano.

LA DIFRACCIÓN Y EL MUNDO CUÁNTICO

La difracción es un fenómeno de las ondas en el que la onda cambia su dirección de propagación cuando choca contra un obstáculo o cuando atraviesa una rendija. Se da en todo tipo de onda, ya sea mecánica o electromagnética. La difracción es más evidente cuanto mayor sea la longitud de onda respecto de las dimensiones del obstáculo o del ancho de la rendija. La difracción es la "culpable" de que se pueda oir un sonido a la vuelta de una pared pero no consigue de se vea quién emite el sonido.

Pero también la difracción nos va a servir para introducirnos en ese mundo cuántico en que la materia y las ondas no son tan diferentes y en el que existe mucha "incertidumbre"; recuerda el principio de incertidumbre de Heisemberg. Este video sirve para ilustrar este fenómeno, además a partir de él se puede acceder a otros también muy interesantes.

TIPOS DE ONDAS

Si se comparan la dirección de propagación de la onda con el movimiento de las partículas del medio las ondas pueden ser longitudinales y transversales. El enlace adjunto servirá para diferenciar un tipo de onda de otro y para ver una onda que presente características de las dos. Además se podrá observar la formación de ondas estacionarias por efecto de la superposición de una onda con otra reflejada.

OSCILACIONES FORZADAS - RESONANCIA

El sistema de la figura de la izquierda consiste en un muelle que tiene colgando un cuerpo de masa m (cuerpo azul) y cuya constante elástica de restitución es K. El muelle está fijo en un punto y cuelga de el (punto rojo). Si el cuerpo se separa de su posición de equilibrio y se deja en libertad el cuerpo adquiere un movimiento oscilatorio. La frecuencia de esa oscilación se puede calcular ya que depende de la masa del cuerpo azul y de la constante elástica del muelle. Esta frecuencia sería la conocida como frecuencia natural de oscilación del cuerpo unido al muelle: ω_o. Por ejemplo, si la masa del cuerpo y la constante elástica del muelle valiesen  1 kg y 10 N/m, respectivamente, la frecuencia natural sería: ω_o = 3,16 s^-1. 

 Sin embargo, ¿qué pasaría si el punto rojo no estuviese fijo, sino que tuviese un movimiento oscilatorio? Este movimiento oscilatorio del punto rojo se comunicaría al cuerpo azul y este empezaría con lo que se conoce como oscilación forzada. El movimiento del cuerpo azul dependería de cómo se moviese el punto rojo; en particular, de cómo sería la frecuencia de la oscilación del punto rojo. Esta frecuencia del punto rojo se conoce como frecuencia de excitación para las oscilaciones forzadas. Si la frecuencia de oscilación del punto rojo fuese menor que la frecuencia natural del cuerpo azul, este adquiriría un movimiento en fase con el punto rojo. Si la frecuencia de oscilación del punto rojo fuese mayor que la frecuencia natural del cuerpo azul, este adquiriría un movimiento en oposición de fase con el punto rojo. 
El efecto más espectacular se produce cuando la frecuencia de oscilación del punto azul tiene el mismo valor que la frecuencia natural del cuerpo azul. En este caso la amplitud de la oscilación del cuerpo azul va aumentando con cada oscilación, llegando a descontrolarse el movimiento. Este fenómeno se conoce como RESONANCIA. La resonancia hace que podamos mantener el movimiento de un columpio con un pequeño impulso pero también que pueda destruirse un puente por acción del viento.




La animación que se acompaña sirve para trabajar el efecto de la resonancia: accede a la animación.

EL PÉNDULO SIMPLE

Un péndulo simple consta de una partícula de masa m, que cuelga de un hilo de longitud l, que se considera inextensible y de masa despreciable.

El movimiento del péndulo se consigue separándolo un cierto ángulo respecto de la vertical y dejándolo libre. El péndulo simple ideal no sufriría amortiguación y tendría un movimiento oscilatorio periódico. La oscilación se daría entre dos extremos (A y A´) equidistantes de un punto central (C). En la figura se muestra el sistema de fuerzas que actuaría sobre un péndulo simple. La única fuerza con un trabajo distinto de cero sería la componente tangencial del peso. Como el peso es una fuerza conservativa, el trabajo de esta fuerza serviría para variar la energía potencial del péndulo.

La siguiente animación sirve para estudiar el movimiento del péndulo. (Animación)

MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE (MAS)

El movimiento armónico simple (MAS), es un movimiento oscilatorio que sucede sobre una recta entre dos extremos de igual amplitud. Se podría explicar como la proyección de un movimiento circular uniforme (MCU) sobre una recta.

Aquí tienes un enlace a una animación en la que se puede ver esta relación.

En un MAS se pueden estudiar variables como la elongación, la velocidad, la aceleración, la fuerza sobre el oscilador y la energía que posee este.

El siguiente enlace te lleva a una animación en la que puedes cambiar estas variables y ver qué sucede.

EXPERIENCIAS DE FARADAY

Para visualizar las experiencias de Faraday puede ser interesante esta animación. Pruébala aquí.






También es interesante este laboratorio virtual, en el que se podrán trabajar más aspectos de las experiencias de Faraday.

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TIMBRE

Los timbres clásicos basan su funcionamiento en la presencia de un "electroimán". La figura muestra el esquema de un timbre clásico.

El electroimán E forma parte de un circuito que se puede abrir o cerrar en dos puntos K y T. En principio el circuito está cerrado en T por la presencia de un muelle. El punto K representa un interruptor que se puede abrir o cerrar a nuestra voluntad. Cuando se cierra el circuito pulsando en K aparece una corriente que hace funcionar el electroimán E, la chapita A es atraida por este, golpeando la campana A. Esto hace que el circuito se abra en T y que el electroimán deje de funcionar. El muelle hace que la pieza A retroceda y otra vez se cierra el circuito en T, con lo que todo vuelve a empezar. El circuito no puede funcionar sin la presencia de un generador U.

LA JAULA DE FARADAY

¿Por qué no se caen los aviones cuando son golpeados por un rayo? La explicación se encuentra en el fenómeno conocido como "jaula de Faraday". Cuando un recinto cerrado está recubierto de metal (o en su defecto, de unas mallas metálicas que lo rodeen) el interior del recinto no recibe influencias de campos eléctricos externos, ya que su campo eléctrico en el interor es nulo. Diciéndolo de una forma más clara, cuando a un recinto recubierto de metal se le aplica electricidad, el interior no la recibe, sino que ésta se transmite sólo por el exterior.

Este fenómeno fue descubierto por Michel Faraday (1791-1867), y a día de hoy tiene muchísimas aplicaciones en aparatos electrónicos complejos (sobre todo en la informática), electrodomésticos o aviones. Sin duda, uno de los ejemplos más impresionantes de la Jaula de Faraday se dan cuando un rayo cae en un avión.

El fenómeno se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, el mal funcionamiento de los teléfonos móviles en el interior de ascensores o edificios con estructura de rejilla de acero.

Este fenómeno tiene una aplicación importante en aviones o en la protección de equipos electrónicos delicados o en instalaciones tales como repetidores de radio, telefonía y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a las perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas.

En este video se pueden ver algunas explicaciones sobre el efecto de la "jaula de Faraday".

ESPECTRÓGRAFO DE MASAS

Cuando una partícula cargada se mueve en una zona en la que actúa un campo magnético actúa sobre la partícula una fuerza cuya dirección es perpendicular al plano que forman la velocidad de la partícula y la inducción magnética.

Este fenómeno se utiliza en los espectrógrafos de masas. En estos, una muestra de una sustancia se ioniza, se acelera y posteriormente accede a una zona en la que existe un campo magnético. Las partículas cargadas se separan de acuerdo a su relación (masa/carga).

El siguiente video sirve para ilustrar el suceso.

En el video, en la primera parte, una muestra con partículas cargadas, con gran variedad de valores de la reación (masa/carga), accede a un espectrógrafo de masas; en la segunda parte hay solamente dos tipos de partículas. En ambos casos se puede observar cómo se separan las partículas.

LÍNEAS DE CAMPO MAGNÉTICO

En el siguiente video se pueden ver las líneas de campo magnético que forman varios imanes.

EXPERIMENTO DE MILLIKAN

En el experimento de la gota de aceite de Millikan se pulveriza aceite dentro de una cámara. Las gotitas pasan a traves de un orificio sobre una placa que puede conectarse a una diferencia de potencial. Las gotitas se cargan negativamente cuando atraviesan una corriente de "rayos X". Al aplicar una diferencia de potencial entre las placas las gotitas frenan su caida en función se la relación m/q de las gotitas y de la diferencia de potencial aplicada. Aquella gotita con menor carga se supuso que contenía la unidad natural de carga: la carga del electrón. La masa de las gotitas se determina a partir de su radio, conocida la densidad del aceite.

Galileo Galilei

La obra de Galileo Galilei es muy importante en la Historia de la Ciencia. Con Galileo la Ciencia se separa de la Filosofía haciendo de las dos distintas ramas del saber. Según Galileo la naturaleza poseía sus propias leyes y era absurdo someter a la naturaleza a las tradiciones de la Filosofía. Galileo puso las bases del "método científico," afirmado que para descubrir la naturaleza hay que experimentar con ella. Galileo demostró con el uso del telecopio la existencia de diferentes sistemas planetarios y la imperfección de astros como la Tierra o el Sol. Una de las obras más hermosas de Galileo es el "mensajero sideral", obra en la que se describen muchas de sus observaciones hechas con el telescopio. La referencia está recogida de la "Biblioteca Digital Mundial", aquí se puede encotrar mas información sobre Galileo y sobre muchos otros científicos.

¿Qué es la Física?

La Física es la ciencia que observa la Naturaleza, y trata de describir las leyes que la gobiernan mediante expresiones matemáticas.

Hasta mediados del siglo xix había textos y cursos en lo que se venía llamando filosofía natural o experimental. Con este nombre se reconocía el contraste existente entre materias que dependían de experimentos y otras, tales como Literatura o Religión, que no. A medida que se acumulaban los resultados y las conclusiones de la Filosofía experimental, empezó a ser difícil para una sola persona trabajar en todo el campo, entonces aparecieron las subdivisiones. Bastante antes de 1850, la Química, la Astronomía, la Geología y otras disciplinas similares se separaron como ciencias independientes. El núcleo que fue quedando a medida que esto sucedía se denominó Física. Debido a su carácter central respecto a otras ciencias, la comprensión de la Física se requiere en muchas otras disciplinas.

La Física es una ciencia cuantitativa que incluye mecánica, fenómenos térmicos, electricidad y magnetismo, óptica y sonido. Estas materias son parte de la Física clásica. Si en la resolución de un problema físico deben considerarse velocidades cercanas a la de la luz o tamaños comparables a los de un átomo, entonces se deben tener en cuenta los principios o leyes de la Física Moderna, esto es, los descubrimientos del siglo xx. Estos principios incluyen la relatividad y la mecánica cuántica.

No es difícil reconocer que vivimos en un mundo científico y tecnológico; la Física es una parte fundamental de nuestro mundo que influye en nuestra sociedad a cualquier escala, pues abarca desde lo infinitamente grande, la astrofísica, a lo infinitamente pequeño, la física de las partículas elementales. Por ello no debe extrañar la presencia de la física en todo lo que ha representado progreso científico y técnico.