Grado 9
  1. Mechanics  1.1. Movimiento  1.1.1. Tipos de movimiento  1.1.2. Distancia y desplazamiento  1.1.3. Velocidad y Rapidez  1.1.4. Aceleración  1.1.5. Representación gráfica del movimiento  1.1.6. Ecuaciones de movimiento  1.1.7. Movimiento uniforme y no uniforme  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Velocidad relativa  1.1.10. Movimiento circular  1.2. Leyes de la fuerza y el movimiento  1.2.1. El concepto de fuerza  1.2.2. La primera ley del movimiento de Newton  1.2.3. Segunda ley del movimiento de Newton  1.2.4. Tercera ley del movimiento de Newton  1.2.5. Inercia y tipos de inercia  1.2.6. Movimiento  1.2.7. Conservación del momento  1.2.8. Aplicación de las leyes de Newton en la vida diaria  1.2.9. Tipos de Fuerzas (Contacto y No Contacto)  1.2.10. Fricción y sus efectos  1.3. Fuerza gravitacional  1.3.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.3.2. Importancia de la Fuerza Gravitacional  1.3.3. Aceleración debido a la gravedad  1.3.4. Caída libre e ingravidez  1.3.5. Masa y peso  1.3.6. Variación de g con altura y profundidad  1.3.7. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.3.8. Satélites y sus órbitas  1.4. Trabajo, Energía y Potencia  1.4.1. Concepto de trabajo  1.4.2. Acciones positivas y negativas  1.4.3. Trabajo realizado por fuerza constante y variable  1.4.4. Energía y sus formas  1.4.5. Energía cinética y energía potencial  1.4.6. La ley de conservación de la energía  1.4.8. Unidad comercial de energía  1.4.9. Teorema trabajo-energía  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Ventaja mecánica  1.5.3. Eficiencia de la máquina  1.5.4. Palancas y sus tipos  1.5.5. Poleas y planos inclinados  1.5.6. Engranajes y sus usos
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólidos, líquidos y gases  2.1.2. Propiedades de los diferentes estados de la materia  2.1.3. Cambio en el estado de la materia  2.1.4. Plasma y condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidad y presión  2.2.1. Concepto de densidad y densidad relativa  2.2.2. Presión en sólidos, líquidos y gases  2.2.3. La ley de Pascal y sus aplicaciones  2.2.4. Presión atmosférica y sus variaciones  2.2.5. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  2.3.1. Fuerza de flotación  2.3.2. Principio de Arquímedes  2.3.3. Aplicaciones del Principio de Arquímedes  2.3.4. objetos que flotan y se hunden  2.3.5. Teoría de la Flotación y el Principio de Arquímedes
  3. Calor y Termodinámica  3.1. Temperatura y calor  3.1.1. Concepto de calor y temperatura  3.1.2. Medición de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conducción del calor  3.2.2. Convección del calor  3.2.3. Radiación de calor  3.2.4. Aplicaciones de la transferencia de calor  3.2.5. Conductividad térmica  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Expansión de sólidos, líquidos y gases  3.3.2. Expansión anómala del agua  3.3.3. Aplicaciones de la expansión térmica  3.4. Capacidad calorífica específica y calor latente  3.4.1. Concepto de capacidad calorífica específica  3.4.2. Medición y aplicaciones del calor específico  3.4.3. Calor latente de fusión y vaporización  3.4.4. Motores de calor y eficiencia
  4. Ondas y sonido  4.1. Ondas y sus tipos  4.1.1. Ondas mecánicas y electromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinales y Transversales  4.1.3. Propiedades de las ondas  4.1.4. Longitud de onda, frecuencia y velocidad de la onda  4.1.5. Superposición de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Naturaleza y transmisión del sonido  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Reflexión del sonido y eco  4.2.4. Sonar y ultrasonido  4.2.5. Resonancia y pulsación  4.3. Características del sonido  4.3.1. Intensidad, volumen y calidad del sonido  4.3.2. Efecto Doppler en el sonido
  5. Iluminación y Óptica  5.1. Reflexión de la luz  5.1.1. Leyes de la reflexión  5.1.2. Reflexión desde un espejo plano  5.1.3. Reflexión en un espejo esférico  5.1.4. Formación de imágenes por espejos cóncavos y convexos  5.1.5. Aplicaciones de la Reflexión  5.2. Refracción de la luz  5.2.1. Leyes de la refracción  5.2.2. Índice de refracción  5.2.3. Refracción a través de una lámina de vidrio  5.2.4. Refracción en el agua y el aire  5.2.5. Lentes y sus tipos  5.2.6. Formación de imágenes por lentes convexas y cóncavas  5.2.7. Reflexión interna total y sus aplicaciones  5.3. Dispersión y dispersión de la luz  5.3.1. Espectro de la luz blanca  5.3.2. Prismas y Dispersión  5.3.3. Efecto Tyndall y cielo azul
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Carga eléctrica y electricidad estática  6.1.1. El concepto de carga eléctrica  6.1.2. Carga por fricción, contacto e inducción  6.1.3. Electroscopio y su funcionamiento  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. El concepto de corriente eléctrica  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Factores que afectan la resistencia  6.2.4. Circuitos en Serie y Paralelo  6.2.5. Heating effect of electric current  6.2.6. Potencia y energía eléctricas  6.3. Magnetismo  6.3.1. Imanes naturales y artificiales  6.3.2. Propiedades de los imanes  6.3.3. Magnetismo de la Tierra  6.3.4. Campo magnético y líneas de campo  6.3.5. Electroimanes y sus aplicaciones
  7. Física Moderna  7.1. estructura del átomo  7.1.1. Estructura Atómica y Partículas Subatómicas  7.1.2. Electrones, Protones y Neutrones  7.1.3. Modelo de Rutherford y Bohr  7.2. Radiactividad  7.2.1. Tipos de emisiones radiactivas  7.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  7.2.3. Usos y Peligros de la Radiactividad
  8. Ciencia espacial y astronomía  8.1. El universo y sus componentes  8.1.1. Estrellas y galaxias  8.1.2. Planetas y Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturales y artificiales  8.2.2. Uso de satélites

Grado 9 → Ondas y sonido → Ondas sonoras ↓


Sonar y ultrasonido


Las ondas sonoras son una parte fascinante de la física y tienen muchas aplicaciones en nuestra vida diaria, desde ayudarnos a escuchar música hasta permitir la comunicación entre personas. Los muchos usos interesantes de las ondas sonoras incluyen tecnologías como el sonar y el ultrasonido. En este artículo, exploraremos estas tecnologías en detalle, discutiendo cómo funcionan y cuáles son sus aplicaciones en diferentes campos.

Entendiendo las ondas sonoras

Las ondas sonoras son vibraciones que viajan a través del aire (u otro medio) y pueden escucharse cuando llegan al oído de una persona o animal. Así es como funcionan a nivel básico:

  • El sonido es un tipo de energía que se produce mediante objetos que vibran. Las vibraciones de estos objetos hacen que las moléculas de aire a su alrededor se muevan.
  • Estas moléculas chocan entre sí, creando una onda de cambios de presión en el aire, que nuestros oídos perciben.
  • Cuando estos cambios de presión llegan a nuestros oídos, hacen que nuestros tímpanos vibren, lo que nuestro cerebro interpreta como sonido.

¿Qué es el sonar?

Sonar significa Navegación y Localización por Sonido. Es una tecnología que utiliza ondas de sonido para "ver" debajo del agua. Funciona emitiendo ondas de sonido y escuchando los ecos cuando rebotan en los objetos. Así es como funciona el sonar en pasos:

  1. Un instrumento sonar emite ondas de sonido en forma de pulsos cortos.
  2. Esta onda sonora viaja a través del agua y golpea un objeto, como un pez o el fondo del mar.
  3. La onda de sonido regresa como un eco.
  4. El instrumento sonar recibe el eco y mide el tiempo que tarda en regresar.
  5. Usando la velocidad del sonido en el agua (aproximadamente 1482 m/s), el dispositivo calcula la distancia al objeto.

Tipos de sonar

Hay dos tipos principales de sonar: activo y pasivo.

Sonar activo

  • El sonar activo envía un pulso de sonido o ping y luego escucha el eco.
  • Es como sentarse en una cueva y gritar esperando escuchar el eco de tu voz.
  • Este tipo de sonar se usa comúnmente para la navegación y la búsqueda de peces.
  • Aplicaciones: Los submarinos lo usan para detectar objetos submarinos; los barcos lo utilizan para encontrar peces.

Sonar pasivo

  • El sonar pasivo no emite ondas sonoras, solo escucha las ondas sonoras provenientes de otros barcos o animales marinos.
  • Es solo escuchar, como espiar una conversación.
  • Este tipo de sonar se utiliza a menudo en aplicaciones militares para detectar submarinos enemigos escuchando el sonido de sus motores.

Aplicaciones del sonar

El sonar tiene muchas aplicaciones en contextos civiles y militares:

  • Navegación: Los barcos usan sonar para navegar con seguridad, especialmente en aguas turbias o de noche.
  • Pesca: Los pescadores usan sonar para localizar bancos de peces, haciendo la pesca más eficiente.
  • Militar: El sonar se utiliza en submarinos y buques de guerra para detectar submarinos enemigos y minas terrestres.
  • Investigación científica: Los investigadores utilizan sonar para mapear el fondo del océano y estudiar la vida marina.

Entendiendo el ultrasonido

El ultrasonido se refiere a las ondas de sonido que tienen una frecuencia superior al límite audible superior de la audición humana, que es aproximadamente 20,000 Hertz (Hz). Los humanos no pueden escuchar el ultrasonido, pero es extremadamente útil en una variedad de aplicaciones, especialmente en medicina.

Cómo funciona el ultrasonido

El ultrasonido funciona de manera similar al SONAR, pero generalmente se utiliza en un contexto diferente y con frecuencias mucho más altas. Aquí hay un esquema básico de cómo funciona el ultrasonido:

  1. La máquina de ultrasonido envía ondas sonoras de alta frecuencia dentro del cuerpo.
  2. Estas ondas sonoras viajan a través de los tejidos del cuerpo y son reflejadas cuando chocan con los límites entre diferentes tipos de tejidos (como fluidos y tejidos blandos, o tejidos y huesos).
  3. La máquina recoge estos ecos y los utiliza para crear una imagen, llamada imagen de ultrasonido.
  4. Al analizar estos ecos, los médicos pueden examinar órganos internos, flujo sanguíneo y otras estructuras dentro del cuerpo.

Aplicaciones del ultrasonido

El ultrasonido tiene muchas aplicaciones más allá de la imagen médica; sin embargo, sus usos más conocidos son en medicina:

Imagen médica

  • Embarazo: El ultrasonido se usa comúnmente para verificar el desarrollo de un bebé dentro del útero de una mujer.
  • Diagnóstico: Los médicos usan ultrasonido para diagnosticar una variedad de condiciones en órganos como el hígado, los riñones, el corazón y la vejiga.
  • Guía para procedimientos: El ultrasonido puede ayudar a guiar a los cirujanos durante ciertos procedimientos, como biopsias.

Uso no médico

  • Limpieza: El ultrasonido se utiliza para limpiar objetos delicados, como joyas e instrumentos quirúrgicos.
  • Pruebas industriales: El ultrasonido se usa para detectar grietas en estructuras metálicas, como alas de aviones, sin dañarlas.
  • Control de plagas: Algunos dispositivos utilizan ultrasonido para ahuyentar plagas como ratones e insectos.

Comparación de sonar y ultrasonido

Similitudes

  • Ambos usan ondas sonoras para detectar objetos o crear imágenes.
  • Ambos dependen de los principios del reflejo de ondas sonoras y la resonancia.

Contraindicaciones

Sonar Ultrasonido
Normalmente empleado en ambientes acuáticos. Principalmente utilizado en entornos médicos e industriales.
Opera en el rango de baja frecuencia. Opera en el rango de alta frecuencia.
Usa agua como medio para las ondas sonoras. Usa el cuerpo o el aire como medio para las ondas sonoras.
Normalmente usado para navegación y exploración. Normalmente usado para imágenes y tratamiento.

Los principios físicos detrás del sonar y el ultrasonido

Tanto el sonar como el ultrasonido se basan en el principio básico del reflejo de ondas sonoras para funcionar:

Reflejo de ondas sonoras

El reflejo ocurre cuando las ondas sonoras rebotan después de golpear una superficie. Por eso, cuando gritas en una habitación vacía grande, puedes oír un eco. Este eco es la onda de sonido que se refleja en las paredes y regresa a tus oídos.

Velocidad del sonido

La velocidad del sonido varía en diferentes medios, lo que afecta la forma en que funcionan el sonar y el ultrasonido. Por ejemplo:

  • La velocidad del sonido en el aire a temperatura ambiente es de aproximadamente 343 metros por segundo.
  • La velocidad del sonido en el agua es alta, aproximadamente 1482 metros por segundo, por lo que el sonar es efectivo en ambientes acuáticos.
  • En el cuerpo humano, el sonido viaja a diferentes velocidades dependiendo del tipo de tejido; por ejemplo, viaja a aproximadamente 1540 metros por segundo en tejidos blandos.

Frecuencia y longitud de onda

La frecuencia se refiere al número de ciclos de onda que pasan por un punto por segundo. Se mide en Hertz (Hz). La longitud de onda es la distancia entre dos puntos consecutivos de una onda en una fase, como la distancia entre dos crestas. La relación entre estos puede definirse por la fórmula:

Velocidad = frecuencia × longitud de onda

Para el ultrasonido, las ondas sonoras tienen una frecuencia muy alta y una longitud de onda corta, lo que les permite crear imágenes detalladas de objetos pequeños. En comparación, las ondas de sonar tienen una frecuencia muy baja y una longitud de onda larga, lo que las hace adecuadas para detectar objetos más grandes a mayores distancias.

Ejemplos visuales de ondas sonoras

Puede ayudar entender cómo funcionan las ondas sonoras, el sonar y el ultrasonido. A continuación se presentan diagramas simples que muestran cómo funciona cada uno.

Pulso de sonar Eco

En este ejemplo, un instrumento SONAR envía un pulso, que rebota en un objeto y regresa como un eco.

Dentro del cuerpo Imagen de ultrasonido

Esta ilustración muestra una onda de ultrasonido entrando al cuerpo y creando una imagen en un monitor utilizando las ondas reflejadas.

Conclusión

En conclusión, tanto el sonar como el ultrasonido son tecnologías importantes que aprovechan el poder de las ondas sonoras con propósitos específicos. Mientras el sonar ayuda en la navegación, el mapeo y la exploración, el ultrasonido desempeña un papel vital en el diagnóstico y tratamiento médico. Comprender estas tecnologías a través de la óptica de la física del sonido no solo destaca su simplicidad, sino que también subraya el papel esencial de las ondas sonoras en muchas aplicaciones científicas y prácticas.


Grado 9 → 4.2.4


U
username
0%
completado en Grado 9

← Anterior (4.2.3)
Reflexión del sonido y eco
Siguiente (4.2.5) →
Resonancia y pulsación

Comentarios 



Sonar y ultrasonido

https://www.physicsflow.com/g9/4.2.4?pfal=es