magnitudes físicas - Expreso Sideral SA

COLEGIO FRANCISCANO AGUSTÍN
GEMELLI
AREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL
“LOADO SEAS MI SEÑOR POR LA HERMANA MADRE TIERRA Y POR
TODOS LOS SERES QUE EN ELLA HABITAN. ASÍ SE LOGRARA UN FELIZ
Y BELLO HABITAR EN EL MUNDO”.
“SAN FRÁNCISCO DE ASÍS”
FISICA
GRADO SEPTIMO
2012
PGF03-R03
INTRODUCCIÓN
La física es la ciencia que se ocupa de los componentes del Universo, de las fuerzas que
estos ejercen entre sí y de los efectos de dichas fuerzas.
Esta ciencia está estrechamente relacionada con las demás ramas de las Ciencias
Naturales, y en cierto modo las engloba a todas. La química, por ejemplo, se ocupa de la
interacción de los átomos para formar moléculas; gran parte de la geología moderna es en
esencia un estudio de la Física de la Tierra y se conoce como geofísica, la astronomía trata
del estudio de las estrellas y del espacio exterior. Incluso los sistemas vivos están
constituidos por partículas fundamentales que siguen el mismo tipo de leyes que las
partículas más sencillas estudiadas tradicionalmente por los físicos.
Hasta principios del siglo XIX, era frecuente que los físicos fueran al mismo tiempo
matemáticos, filósofos, químicos, biólogos o ingenieros. Los físicos modernos tienen que
limitar su atención a una o dos ramas de su ciencia.
El hombre, para facilitar el estudio de la ciencia ha creído conveniente dividirlas en varias
ramas, y esto es enteramente convencional. La palabra Física proviene del término griego
―physis‖ que significa ―Naturaleza‖, por lo tanto, la Física podría ser la ciencia que se dedica a
estudiar los fenómenos naturales; este fue el enfoque de la Física hasta principios del siglo
XIX con el nombre de ese entonces ―Filosofía Natural‖. A partir del siglo XIX se redujo al
campo de la Física, limitándola al estudio de los llamados ―Fenómenos Físicos‖, los demás
se separaron de ella y pasaron a formar parte de otras ciencias naturales.
Es innegable que el estudio de la Física involucra la experimentación del fenómeno y la
cuantificación del mismo, por eso es importante combinar la teoría, con ayuda de las clases
dictadas por los profesores o la bibliografía de los diversos libros del curso y la práctica o
experimento del fenómeno en estudio; pues así lo hicieron los grandes científicos como
Arquímedes, Galileo, Newton, Einstein entre otros.
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PGF03-R03
Tabla de contenido
UNIDAD UNO: INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA ....................................................................... 5
LECTURA AFECTIVA............................................................................................................... 6
SISTEMAS FÍSICOS ................................................................................................................ 8
DESCRIPCIÓN DE SISTEMAS FÍSICOS E INTERACCIONES............................................ 8
MAGNITUDES FÍSICAS ........................................................................................................... 9
CLASIFICACIÓN DE LAS MAGNITUDES FÍSICAS .............................................................. 9
SISTEMA DE CONVERSIONES ............................................................................................ 11
TABLAS DE CONVERSIONES ........................................................................................... 11
EQUIVALENCIAS................................................................................................................ 14
CONVERSIÓN .................................................................................................................... 14
ONDAS ................................................................................................................................... 21
CLASIFICACION DE LAS ONDAS...................................................................................... 22
LAS ONDAS Y SUS CURIOSIDADES ................................................................................... 26
PRACTICA DE LABORATORIO ............................................................................................. 29
UNIDAD DOS: EL SONIDO ................................................................................................... 35
LECTURA AFECTIVA............................................................................................................. 36
EL SONIDO ............................................................................................................................ 39
VELOCIDAD DEL SONIDO ................................................................................................. 39
PERCEPCION DEL SONIDO .............................................................................................. 39
FUENTES DEL SONIDO ..................................................................................................... 40
ECO Y REVERBERACION ................................................................................................. 40
CUALIDADES DEL SONIDO............................................................................................... 40
RESONANCIA ..................................................................................................................... 42
EFECTO DOPPLER ............................................................................................................ 42
EL OIDO ................................................................................................................................ 44
EL OIDO HUMANO ............................................................................................................. 44
CONTAMINACIÓN SONORA ................................................................................................. 49
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PGF03-R03
UNIDAD TRES: ENFERMEDADES DEL OIDO ..................................................................... 54
LECTURA AFECTIVA............................................................................................................. 55
ENFERMEDADES DEL OÍDO ................................................................................................ 57
ENFERMEDADES DEL OÍDO EXTERNO .......................................................................... 59
ENFERMEDADES COMUNES ........................................................................................... 60
ENFERMEDADES DEL OÍDO MEDIO ................................................................................ 61
ENFERMEDADES COMUNES ........................................................................................... 62
ENFERMEDADES DEL OÍDO INTERNO ........................................................................... 63
ENFERMEDADES COMUNES ........................................................................................... 64
UNIDAD CUATRO: LA LUZ ................................................................................................... 69
LECTURA AFECTIVA............................................................................................................. 70
LA LUZ.................................................................................................................................... 72
ESPECTRO VISIBLE .......................................................................................................... 72
NATURALEZA DE LA LUZ .................................................................................................. 73
VELOCIDAD DE LA LUZ ..................................................................................................... 73
DIFRACCIÓN E INTERFERENCIA DE LA LUZ .................................................................. 74
REFRACCION DE LA LUZ .................................................................................................. 74
REFLEXION DE LA LUZ ..................................................................................................... 75
TIPOS DE RAYOS ................................................................................................................. 79
RAYOS X ............................................................................................................................ 79
LOS RAYOS GAMMA ......................................................................................................... 79
RAYOS INFRARROJOS ..................................................................................................... 79
RAYOS ULTRAVIOLETA .................................................................................................... 79
BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................... 82
WEB GRAFÍA ......................................................................................................................... 82
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UNIDAD UNO: INTRODUCCIÓN A LA
FÍSICA
PROPÓSITO
Investiga y Comprende la forma de utilizar los diferentes sistemas de conversiones y apropia
el concepto de onda y los criterios básicos de los fenómenos Ondulatorios.
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LECTURA AFECTIVA
INTRODUCCIÓN AL MUNDO DE LA FÍSICA
La física aborda el estudio de los principios fundamentales de la naturaleza.
La forma inicial de acercamiento a la comprensión de estos principios es mediante la
observación de fenómenos naturales.
Toda teoría formulada en base a observaciones o abstracciones posteriores requiere
como test último su comprobación mediante nuevas mediciones.
EL MÉTODO CIENTIFICO: Es un método de la Física, dirigido a las personas de ciencias y
contempla los pasos a seguir para formular una ley física.
En la práctica nosotros podemos comprobar la veracidad de una ley utilizando este método.
El método científico es esencialmente un método experimental y tiene como gestor a Galileo
Galilei.
A continuación se dará a conocer cada uno de los pasos utilizando como ejemplo ilustrativo,
la ley de la Gravitación Universal, formulada por Isaac Newton.
La Observación: Consiste en realizar un examen visual-mental del fenómeno,
notando su estado actual y sus transformaciones así como los diferentes factores que
parecen influenciarlos. Muchas veces las condiciones y circunstancias en que se
realiza el fenómeno no es el óptimo, motivo por el cual la observación debe realizarse
minuciosa y reiteradamente.
Medida y Registros de Datos: Para describir un fenómeno físico existen dos tipos: la
descripción cualitativa y cuantitativa.
Se dice que una descripción es cualitativa, cuando se describe con palabras y no con
números, por ejemplo: el edificio es alto, la temperatura del horno es alta, el caudal de
las aguas del río es grande.
Obviamente que esta clase de descripción deja muchas preguntas sin respuesta, se
necesitará entonces de los números y estos se basan en una medición.
El método científico exige comparación y estas se efectúan mejor en forma
cuantitativa, es decir, con números.
Esto no significa que el científico necesariamente tenga que partir de una medición
inédita, muchas veces él aprovecha las mediciones de sus colegas antecesores, las
cuales le sirven como base para describir cuantitativamente el fenómeno en estudio.
Formulación de una Hipótesis: A partir de hechos y leyes conocidas, un científico
puede descubrir nuevos conocimientos en una forma teórica. Se entiende por teoría al
hecho que el Físico proponga un modelo de la situación física que está estudiando,
utilizando relaciones previamente, establecidas; ordinariamente expresa su
razonamiento mediante técnicas matemáticas.
Experimentación: Consiste en la observación del fenómeno bajo condiciones
preparadas con anterioridad y cuidadosamente controladas. De esta manera el
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PGF03-R03
científico puede variar las condiciones a voluntad, haciendo más fácil descubrir como
ellas afectan el proceso.
Si esta última se llena satisfactoriamente, la hipótesis pasa a ser un hecho
comprobado y puede ser una Ley de la Física que se enuncia mediante fórmulas
matemáticas.
ANALIZO COMPRENDIENDO EN CONTEXTO
¿Qué Hago?
En tu cuaderno, saca 15 palabras desconocidas, busca su significado y realiza una sopa de
letras.
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PGF03-R03
SISTEMAS FÍSICOS
ENUNCIACIÓN
DESCRIPCIÓN DE SISTEMAS FÍSICOS E INTERACCIONES
Al estudiar un fenómeno en la naturaleza es posible encontrar que se puede descomponer
en el estudio de uno o más de las siguientes especialidades de la Física:
Mecánica Clásica.
Relatividad General o Teoría General de la Gravitación.
(Mecánica Relativista)
Mecánica Estadística. (Termodinámica)
Electrodinámica. (Electromagnetismo)
Mecánica Cuántica.
Al efectuar una de medición para determinar el valor de alguna magnitud física, en general,
se requiere de una interacción entre el instrumento (observador) y el objeto físico
(observable).
Actualmente, las interacciones fundamentales de la naturaleza se clasifican en:
Interacciones Fuertes.
Interacciones Electromagnéticas.
Interacciones Débiles.
Interacciones Gravitacionales.
Las leyes físicas se expresan en términos de magnitudes físicas. Por ejemplo: fuerza,
energía, momentum, torque,...
Estas magnitudes se definen y determinan a partir de otras magnitudes físicas más básicas o
fundamentales.
Las magnitudes básicas se determinan por observaciones o por comparación con patrones
preestablecidos
Las magnitudes básicas usadas en la mecánica clásica son:
Longitud (L)
Masa (M)
Tiempo (T)
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
MAGNITUDES FÍSICAS
Es todo aquello que se puede expresar cuantitativamente, dicho en otras palabras es
susceptible a ser medido.
¿Para qué sirven las magnitudes físicas? sirven para traducir en números los resultados de
las observaciones; así el lenguaje que se utiliza en la Física será claro, preciso y terminante.
CLASIFICACIÓN DE LAS MAGNITUDES FÍSICAS
Se pueden clasificar en dos grandes Grupos, así:
1.- Por su Origen:
Magnitudes Fundamentales: Son aquellas que sirven de base para escribir las
demás magnitudes.
En mecánica, tres magnitudes fundamentales son suficientes: La longitud, la masa y el
tiempo.
Las magnitudes fundamentales son:
o
o
o
o
o
o
o
Longitud (L)
Intensidad de corriente eléctrica (I)
Masa (M)
Temperatura termodinámica ( )
Tiempo (T)
Intensidad luminosa (J)
Cantidad de sustancia ( )
Magnitudes Derivadas: Son aquellas magnitudes que están expresadas en función
de las magnitudes fundamentales; Ejemplos:
o Velocidad
o Trabajo
o Presión
o Aceleración
o Superficie (área)
o Potencia
o Fuerza
o Densidad
Magnitudes Suplementarias: (Son dos), realmente no son magnitudes
fundamentales ni derivadas; sin embargo se les considera como magnitudes
fundamentales:
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o Ángulo plano ( )
o Ángulo sólido ( )
2.- Por su Naturaleza:
Magnitudes Escalares: Son aquellas magnitudes que están perfectamente
determinadas con sólo conocer su valor numérico y su respectiva unidad.
Magnitudes Vectoriales: Son aquellas magnitudes que además de conocer su valor
numérico y unidad, se necesita la dirección y sentido para que dicha magnitud quede
perfectamente determinada.
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PGF03-R03
SISTEMA DE CONVERSIONES
ENUNCIACION
De acuerdo con el tipo de magnitud,
debemos
escoger
leyes
de
transformación de las componentes
físicas de las magnitudes medidas, para
poder ver si diferentes observadores
hicieron la misma medida o para saber
qué medidas obtendrá un observador,
conocidas las de otro cuya orientación y
estado de movimiento respecto al
primero sean conocidos.
Para esto se utilizan diferentes tablas de conversiones y prefijos para poder escribir números,
ya sea muy grandes o muy pequeños.
TABLAS DE CONVERSIONES
A continuación se dan algunas tablas de conversiones, que se utilizaran de ahora en
adelante en Física.
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LONGITUD
Unidad
cm
m (mt)
Pulgada (in)
Pie (ft)
Yarda (yd)
Milla (Mi)
cm
m (mt)
Pulgada
(in)
Pie (ft)
Yarda
(yd)
Milla (Mi)
1
100
2.54
30.48
91.44
1.6093E5
0.01
1
0.0254
0.3048
0.9144
1.6093E3
0.39370
39.370
1
12
36
6.336E4
0.032808
3.2808
0.08333
1
3
5
0.010936
1.0936
0.027778
0.3333
1
1760
6.2137E-6
6.217E-4
1.5783E-5
1.8939E-4
5.6818E-4
1
SUPERFICIE
Unidad
cm2
1
cm2
2
1E4
m
6.4516
in2
2
929.03
ft
2
8361.3
yd
2
2.5900E10
Mi
VOLUMEN
Unidad
cm3
Litro (l)
m3
in3
ft3
Galón
MASA
Unidad
g
Kg
Onza (oz)
Libra (lb)
Ton.
métrica
Ton.
corta
m2
in2
ft2
yd2
Mi2
1E-4
1
6.4516E-4
0.092903
0.83613
2.5900E6
0.15500
1550
1
144
1296
4.0145E3
1.0764E-3
10.764
6.944E-3
1
9
2.7878E7
1.1960E-4
1.1960
7.7160E-4
0.11111
1
3.0976E6
3.8610E-11
3.8610E-7
2.4910E-10
3.5870E-8
3.2283E-7
1
cm3
Litro (l)
m3
in3
ft3
Galón
1
1000
1E6
16.387
28317
3785.4
1E-3
1
1000
1.6387E-2
28.317
3.7854
1E-6
1E-3
1
1.6387E-5
2.8317E-2
3.7854E-3
6.1024E-2
61.024
61.1024E4
1
1728
231
3.5315E-5
3.5315E-2
35.315
5.7870E-4
1
0.13368
2.6417E-4
0.26417
264.17
4.3290E-3
7.4805
1
g
Kg
Onza
(oz)
Libra (lb)
Ton.
métrica
Ton.
corta
1
1000
28.350
453.59
1E6
1E-3
1
2.8350E-2
0.45359
1000
3.5274E-2
35.274
1
16
3.5274E-4
2.2046E-3
2.2046
0.0625
1
2204.6
1E-6
1E-3
2.8350E-5
4.5359E-4
1
1.1023E-6
1.1023E-3
3.125E-5
5E-4
1.1023
9.0718E5
907.18
3.2E4
2000
0.90718
1
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
TEMPERATURA
Medida
Multiplicar por
Grados centígrados (1.8 x °C) + 32
Grados centígrados °C + 273.14
Grados Fahrenheit (°F - 32) 0.56
para obtener
Grados Fahrenheit
Grados Kelvin
Grados centígrados
TIEMPO
Medida
Multiplicar por para obtener
Hora
Hora
Minutos
Minutos
Segundos
Segundos
60
3600
0.02
60
0.00028
0.02
Minutos
Segundos
Hora
Segundos
Hora
Minutos
PREFIJOS
Relación
MÚLTIPLOS
Prefijo
tera
giga
mega
kilo
Símbolo
T
G
M
K
Proporción
12
9
10
10
6
10
3
10
UNIDAD
hecto deca
H
da
102
10
1
unidad
0
10
SUBMÚLTIPLOS
deci
centi
mili
d
c
m
-1
10
-2
10
-3
10
micro nano pico
u
-6
10
n
10
-9
p
-12
10
Para generalizar lo enunciado veamos algunos ejemplos:
Cuando hablamos de un microsegundo nos referimos a una millonésima de segundo es decir
6
0 , 000001 s (―s‖ es la abreviatura correcta de segundo y no con la
que 1 s 1 10 s
abreviatura seg como es frecuente observar). Cinco hectolitros se escribe 5 hl (―l‖ es la letra
―ele‖, abreviatura de litro) que corresponde a 5 ∙ 102 l.
Ya conocemos la necesidad de adoptar unidades para realizar una medición pero ¿cuál es
el sentido de emplear submúltiplos y múltiplos de dichas unidades? Supongamos que
queremos indicar el espesor de un alambre cuyo diámetro es de 0,002 m, es decir ―cero
coma, cero, cero, dos metros‖ ¿no es más sencillo decir 2 mm o sea ―dos milímetros‖? En
general todos conocemos la distancia aproximada de Bs. As. A Mar del Plata la cual es de
400 km y no es común escuchar esa distancia expresada en metros. Ahora ¿no han
escuchado expresar cantidades de magnitud en unidades diferentes a las cuales estamos
correctamente acostumbrados como por ejemplo: 100 millas; 5 yardas; 120 Fahrenheit; 3
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
pulgadas; 8 onzas; 20 nudos, etc.? Si bien nosotros utilizamos el sistema internacional de
unidades todavía hay naciones que aún emplean, obcecadamente, sistemas basados en
otros patrones de medida, en consecuencia tenemos que encontrar el modo de traducir esas
unidades a las nuestras para poder saber de qué medida estamos hablando.
EQUIVALENCIAS
La traducción a la cual nos referimos son las equivalencias de unidades. Por ejemplo en el
sistema de medida inglés la unidad es la pulgada, cantidad de longitud que corresponde a
0,0254 m o 2,54 cm o 25,4 mm etc. En otro ejemplo una onza equivale a 28,34 gramos.
Además este sistema no tiene múltiplos decimales, veamos: en el caso de la longitud, un
múltiplo inmediato de la pulgada es el ―pie‖ que corresponden a 12 pulgadas, después sigue
la yarda que corresponde a 3 pies, etc. como vemos la proporción no va de diez en diez. En
el caso de la onza, un múltiplo inmediato es la libra que corresponde a 16 onzas
1 pulgada
2,54 cm
1 onza
28,34 g
1 pie
12 pulgadas
1 yarda
3 pies
1 libra
16 onzas
CONVERSIÓN
MODELACIÓN
Una conversión de unidades consiste en expresar una cierta cantidad de magnitud que está
dada en una cierta unidad, en otra ya sea del mismo sistema de medida o en otro. Para ello
es necesario conocer las equivalencias entre las unidades en cuestión. Por ejemplo; sea una
cierta cantidad de longitud, digamos 58 cm y se desea:
a) expresarla en metros
b) expresarla en pulgadas
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PGF03-R03
Comencemos con el punto a)
Sabemos que:
1m
100 cm
Si pasamos el 100 dividiendo nos queda
1m
1 cm
100
Y 58 cm se puede escribir como:
58 cm
Si reemplazamos 1 cm por
1m
100
58 1 cm
nos queda
58 cm
58
1m
100
Luego
58 cm
58 m
100
Hacemos la división y queda
58 cm
0 ,58 m
Tal vez pueda parecer un proceso un tanto engorroso, ya que muchos dirán “es más fácil correr la
coma y listo”, sin embargo a medida que avancemos verán que es el único modo de convertir
unidades más complejas y además una vez que se aprende el mecanismo, notarán que es sencillo ya
que consiste en un despeje, un reemplazo y una cuenta final.
Continuemos ahora con el punto b)
Sabemos que:
1 pulgada
2,54 cm
Pasamos el 2,54 dividiendo y queda
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PGF03-R03
1 pulgad a
2 ,54
1 cm
Por otro lado 58 cm se puede escribir como
58 cm
Si reemplazamos 1 cm por
1 pu lg ada
2 ,54
58 cm
58 1 cm
(ya que es igual) nos queda:
58
1 pulgada
2 ,54
Es lo
Mismo
que 1 cm
O sea
58 cm
58 1 pulgada
2 ,54
Finalmente, haciendo la cuenta de dividir resulta:
58 cm
22 ,83 pulgada
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PGF03-R03
SIMULACIÓN
A Trabajar!
1. Buscar en el diccionario las palabras desconocidas.
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PGF03-R03
2. Escoja 20 palabras del texto, y realice un Crucigrama.
EJERCITACIÓN
3. Consultar en internet otras tablas de conversiones y ejemplos de aplicación (mínimo 5)
4. A continuación se sugieren algunos ejercicios:
1. Expresar 8
2.
3.
Kg
dm
3
en:
Kg
m
g
3
3
Rta: 8 10
cm
3
Rta: 8
Kg
m
3
g
cm
3
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PGF03-R03
4. Expresar 90
5.
6.
7.
km
en:
h
m
Rta: 25
s
cm
Rta: 1,5
min
9. Expresar 2
s
Rta: 2 ,5 10 3
s
km
8. Expresar 2 ,5
m
cal
g
C
atm
l
C mol
Kg
C
hPa dm
en
s
km
min

J
en
cm
4
; (1 J = 0,24 cal ) Rta: 1, 041 6 10
J
Kg
C
3
C mol
; (1 atm =1013 hPa)
Rta:
2026
hPa dm
3
C mol
Resolver los siguientes ejercicios de Notación científica y Conversiones de unidades:
1. Convertir 34 kilómetros a millas.
2. Convertir 0,94 millas a kilómetros.
3. Convertir 1285,63 metros a millas
4. Convertir 0,24 millas a metros.
5. Convertir 25,61 in a cm.
6. Convertir 94,86 cm a in.
7. Convertir 0,64 m a ft.
8. Convertir 0,87 kilogramos a gramos.
9. Convertir 74,3 libras a kilogramos.
10. Convertir 10,6 onzas a libras.
11. Convertir 10,6 onzas a libras.
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PGF03-R03
12. Convertir 64 ºC a ºK.
13. Convertir 54.3 ºF a ºC.
14. Convertir 20 km / h a m / s.
15. Convertir 36.4 cm / s a km / h.
16. Convertir 4 galones a litros
17. Convertir 2.5 ft a in.
18. Escribe usando notación científica (con dos decimales)
a. 0.0026
b. 0.0000901
19. Realiza operaciones usando notación científica. Expresa el resultado en notación
científica con dos decimales
a. (1.23 X107 ) + (8.9 X 108)
b. (4.05 X 10-6 )+ (2.1 X 10-5)
c. (9X 103) – ( 3 X 102)
d. (9X102)*(3 X 106)
e. (6.4 X 108) (3.2 X 106)
(1.6 X 104)
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PGF03-R03
ONDAS
ENUNCIACIÓN
Una onda es una perturbación de
alguna propiedad de un medio,
por ejemplo, densidad, presión,
campo
eléctrico
o
campo
magnético, que se propaga a
través del espacio transportando
energía. El medio perturbado
puede ser de naturaleza diversa
como aire, agua, un trozo de metal
o el espacio ultra alto vacío.
Las ondas se caracterizan por:
Las ondas se caracterizan por:
Longitud de onda: Es el largo de la onda o recorrido de la misma.
Amplitud: Es la altura de la onda.
Frecuencia: Cantidad de veces que vibra en un determinado tiempo.
Periodo: Tiempo que gasta en hacer una vibración.
Velocidad: Distancia que recorre en una unidad de tiempo.
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PGF03-R03
CLASIFICACION DE LAS ONDAS
Ondas mecánicas: Las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido
o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto
fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio. Como en el
caso de una alfombra o un látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza,
sin embargo una onda se propaga a través de ella. Dentro de las ondas mecánicas
tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad.
Ondas gravitacionales: Las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la
geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el
vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio sino
que en sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.
Ondas electromagnéticas: Las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio
sin necesidad de un medio pudiendo, por tanto, propagarse en el vacío. Esto es
debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un
campo eléctrico en relación con un campo magnético asociado.
Ondas unidimensionales: Las ondas unidimensionales son aquellas que se
propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles
o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda
son planos y paralelos.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
Ondas bidimensionales o superficiales: Son ondas que se propagan en dos
direcciones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie,
por ello, se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se
producen en la superficie de un lago cuando se deja caer una piedra sobre él.
Ondas tridimensionales o esféricas: Son ondas que se propagan en tres
direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas,
porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de
perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda
tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las ondas
electromagnéticas
Ondas longitudinales: El movimiento de las partículas que transportan la onda es
paralelo a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, un muelle que se
comprime da lugar a una onda longitudinal.
Ondas transversales: Las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de
propagación de la onda
Ondas periódicas: La perturbación local que las origina se produce en ciclos
repetitivos por ejemplo una onda sinodal.
Ondas no periódicas: La perturbación que las origina se da aisladamente o, en el
caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes.
Las ondas aisladas se denominan también pulsos.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
SIMULACIÓN
A Trabajar!
1. Realizar un mentefacto conceptual sobre las ondas y su clasificación.
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PGF03-R03
EJERCITACIÓN
2. Por cada clase de ondas elabore un dibujo alusivo, coloréelos.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
LAS ONDAS Y SUS CURIOSIDADES
ENUNCIACIÓN
La materia y la energía están íntimamente relacionadas. La primera está representada por
partículas y la segunda por "ondas", aunque hoy en día esa separación no está tan clara. En
el mundo subatómico "algo" puede comportarse como partícula u onda según la experiencia
que se esté haciendo. Por ejemplo, la electricidad está constituida por electrones y estos
presentan este doble comportamiento.
Las ondas: imaginemos un estanque de agua quieta al que tiramos una piedra, pronto, pero
no instantáneamente, se formarán olas. Esas "olas" en realidad son ondas que se propagan
desde el centro donde la piedra, al caer, es la "fuente" de perturbaciones circulares. Si
llevamos este ejemplo a un parlante, este igual que la piedra, perturba el medio
propagándose y alejándose de su fuente. Así como las ondas necesitaban al agua para
poder difundirse, el sonido necesita del aire para lograr lo mismo.
Todas las películas de ciencia ficción donde se escucha un ruido ensordecedor en el espacio
(sea el motor de una nave o una explosión. . .) están completamente equivocadas.
Las ondas sonoras se propagan de manera tridimensional, por lo que no deberíamos hablar
de circunferencias sino de esferas. Las ondas representarían la superficie de estas esferas
que irían aumentando de radio a medida que se alejan de la fuente que las crea. Así que
realmente hablamos de superficies de ondas.
Un rumor se propaga sin que ninguna persona de las que toman parte para difundirlo haga el
viaje para tal fin. Tenemos aquí dos movimientos diferentes, el del rumor y el de las personas
en difundirlo.
Veamos otro ejemplo: el viento que pasa sobre un campo de trigo determina un movimiento
en forma de onda que se difunde a lo largo de toda la extensión. Sin embargo el único
movimiento que hacen las plantas es de vaivén. Encontramos nuevamente dos movimientos,
el de la propagación de la onda y el movimiento de cada una de las espigas.
La onda consta de dos movimientos: uno es la vibración de las partículas y otro es la
propagación de la onda en sí. Si el movimiento de cada partícula es " de arriba hacia abajo y
viceversa" la onda se llama transversal... Si la partícula se mueve en la misma dirección de
propagación moviéndose atrás y adelante, la onda recibe el nombre de longitudinal.
El sonido es una onda longitudinal mientras que la luz y cualquier onda electromagnética es
transversal. Si hacemos ondas con una soga nos dará ondas transversales mientras que un
resorte puede transportar ambos tipos de ondas.
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SIMULACIÓN
A Trabajar!
1. Buscar en el diccionario las siguientes palabras:
MATERIA:
ENERGIA:
SUBATOMICO:
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PGF03-R03
ELECTRONES:
OLAS:
PERTURBACIONES:
DIFUNDIRSE:
TRIDIMENSIONAL:
VAIVEN:
RADIO:
2. Con las palabras anteriores, realice una sopa de letras en su cuaderno.
EJERCITACIÓN
3. Enuncia, en tu cuaderno, 3 ejemplos de ondas que hayas vivido u observado y dibuja
cada experiencia.
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PGF03-R03
PRACTICA DE LABORATORIO
SIMULACIÓN
“JUGUEMOS
CON EL
RESORTE”
MATERIALES:
Resorte plástico.
Lazo de mediano grosor y de 3 m de longitud.
Cinta de color vivo distinto al del resorte o lazo.
PROCEDIMIENTO:
1. Tome el resorte o el lazo entre dos personas, cada una de uno de sus extremos, coloque
en una superficie bien lisa y amárrela hacia la mitad un pedacito de cinta de color.
2. Sin estirar mucho el resorte o lazo, mueva uno de sus extremos realizando un movimiento
fuerte pero pequeño a la izquierda o a la derecha.
3. Conteste las siguientes preguntas:
a. ¿Vio que algo se movía de un extremo a otro?
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PGF03-R03
b. ¿Hubo movimiento de la cinta que amarró? Si fue así, descríbalo.
c. Realice un dibujo de la figura formada con el resorte o lazo.
4. Repita el ejercicio, aunque esta vez con un pequeño movimiento a la izquierda y luego a
la derecha continúo. Conteste las preguntas anteriores.
a. ¿Vio que algo se movía de un extremo a otro?
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PGF03-R03
¿Hubo movimiento de la cinta que amarro?, Si fue así, descríbalo.
b. Realice un dibujo de la figura formada con el resorte o lazo.
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PGF03-R03
5. Ahora, realice movimientos seguidos a izquierda y a la derecha, y observe la figura que
se forma, realice los gráficos respectivos.
6. Repita la experiencia pero aplicando fuerzas distintas al extremo del resorte y observe las
variaciones producidas. Con algo de práctica, podrá producir muchas figuras distintas.
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PGF03-R03
ANALISIS DE RESULTADOS:
DEMOSTRACIÓN
1. ¿Qué conclusión saca de la experiencia?
2. En las figuras formadas, ¿observo movimientos que se repitieran? Explique su respuesta.
3. Como observo, la cinta amarrada se movió un poco pero luego se volvió a su posición
inicial, entonces, ¿qué fue lo que se movió?
4. ¿A qué hace referencia el término velocidad de propagación?
5. Al imprimirle más fuerza al pulso inicial del resorte, ¿qué características cambian?
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6. ¿Por qué el pulso aplicado en uno de los extremos, al llegar al otro se devuelve?
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UNIDAD DOS: EL SONIDO
PROPÓSITO
Desarrollar y analiza el comportamiento del sonido en sus diferentes medios y relacionar
esos comportamientos con situaciones cotidianas.
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PGF03-R03
LECTURA AFECTIVA
APLICACIÓN DEL SONIDO EN LA MEDICINA
Si consideramos un conjunto de partículas, el movimiento de una está influido por el
movimiento de las demás. Un caso importante de este tipo de fenómenos es el movimiento
ondulatorio que se da por ejemplo en el agua generando las olas, en el aire generando los
sonidos que percibimos, en la luz, etcétera.
En general, las ondas se clasifican en dos tipos: ondas mecánicas que son movimientos
oscilatorios de partículas materiales como las ondas de agua, el sonido, etc., y ondas
electromagnéticas que son movimientos oscilatorios del campo electromagnético como las
ondas de radio, de TV, de luz, calor, rayos X, etcétera.
Una onda sonora es una perturbación que se lleva a cabo en un gas, líquido o sólido (en el
vacío no existe el sonido) y que viaja alejándose de la fuente que la genera con una
velocidad definida que depende del medio en el que está viajando.
La frecuencia del sonido es la cantidad de veces que la onda atraviesa un mismo punto en
un segundo. Se mide en ciclos por segundo o Hertz (Hz).
El rango de frecuencias del sonido audible es de 20 Hz a 25 000 Hz,
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PGF03-R03
USO DEL ULTRASONIDO: Las ondas sonoras reflejadas por las diferentes partes del útero
de una mujer preñada son distintas dependiendo del tejido con el que se encuentran.
El examen mediante ultrasonido tiene muchas aplicaciones durante el embarazo, permitiendo
encontrar respuestas a toda una serie de dudas médicas. Algunas de las dudas más
importantes que el ultrasonido es capaz de esclarecer son las siguientes:
EMBARAZO ECTÓPICO: El ultrasonido puede utilizarse para diagnosticar que el embrión se
está desarrollando fuera de lugar, normalmente en una de las trompas de Falopio o en el
abdomen en lugar del útero.
MÁS DE UN BEBÉ: El ultrasonido se utiliza para ver si una mujer lleva mellizos, trillizos e
inclusive un número todavía mayor de fetos.
VERIFICAR LA FECHA ESTIMADA DEL PARTO: El tamaño del feto, que puede medirse
utilizando ultrasonido, permite a los médicos estimar la fecha del parto con precisión.
EVALUAR EL CRECIMIENTO FETAL: Cuando el feto crece de manera más lenta o más
rápida de lo esperado, el ultrasonido puede ayudar a determinar la razón como el exceso de
líquido amniótico o el crecimiento insuficiente del feto.
POSIBILIDAD DE ABORTO ESPONTÁNEO: Cuando se producen sangrados o hemorragias
al comienzo del embarazo o cuando los latidos del corazón o los movimientos del feto
parecen haberse detenido, el ultrasonido puede ayudar a determinar si el feto ha muerto y la
mujer perderá su bebé.
AYUDAR A REALIZAR OTROS DIAGNÓSTICOS PRENATALES: Cuando es necesario
realizar una amniocentesis o un análisis del vello coriónico, los doctores utilizan el ultrasonido
a manera de guía para extraer las células necesarias para probar la existencia de ciertos
defectos de nacimiento.
DIAGNOSTICAR CIERTOS DEFECTOS DE NACIMIENTO: Las imágenes de ultrasonido
pueden utilizarse para diagnosticar ciertos defectos de nacimiento de la estructura corporal,
como la ausencia de extremidades y a veces el labio leporino y la espina bífida. También
puede permitir el diagnóstico de las malformaciones de ciertos órganos internos, inclusive las
vías urinarias. Un tipo especial de ultrasonido llamada la ecocardiografía permite registrar el
flujo de sangre a través de las cavidades y válvulas del corazón y los vasos sanguíneos,
posibilitando la detección de muchas malformaciones cardíacas como también las anomalías
potencialmente peligrosas del ritmo del corazón.
Comprobar el bienestar del feto al final del embarazo a través de una prueba llamada el perfil
biofísico fetal (en inglés, ―fetal biophysical profile‖). Esta prueba se realiza mediante
ultrasonido y en adición a la prueba de ―non-stress‖ (una comprobación especial de los
latidos del corazón del feto que suele realizarse cuando la madre tiene diabetes o alta
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
37
PGF03-R03
presión arterial, o cuando se ha superado la fecha estimada del parto). Las comprobaciones
realizadas con ultrasonido incluyen la visualización de los movimientos fetales, de sus
movimientos de respiración, de su tonicidad muscular y la medición de la cantidad de líquido
amniótico.
AYUDAR A ESCOGER EL MÉTODO DE ALUMBRAMIENTO: El ultrasonido puede
contribuir significativamente a determinar en cuáles embarazos será necesario realizar una
intervención cesárea (también llamada en inglés ―C-section‖), como por ejemplo cuando el
feto es especialmente grande o se encuentra en una posición anormal, o cuando la placenta
se encuentra obstruyendo la salida del bebé del útero.
El ultrasonido permite la investigación de casi todos los componentes del cuerpo humano, sin
embargo se utiliza con mayor frecuencia para el seguimiento del embarazo y el estudio de
los órganos abdominales y pélvicos tanto en hombres como en mujeres.
ANALIZO COMPRENDIENDO EN CONTEXTO
A Trabajar!
Realizar en su cuaderno:
1. Busque en el diccionario las palabras desconocidas.
2. Realice un mentefacto conceptual sobre la lectura.
3. Investigue sobre la velocidad del sonido.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
EL SONIDO
ENUNCIACIÓN
El sonido es una vibración de
una fuente; por ejemplo, si
cuando hablamos nos colocamos
suavemente las yemas de los
dedos en la parte externa de la
garganta notamos una sensación
de vibración.
VELOCIDAD DEL SONIDO
El sonido se propaga en los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. La
velocidad del sonido en los sólidos es de unos 500 m/seg. En los líquidos, si se trata de
agua, depende de su densidad; en el agua dulce es de 1,435 m/seg, pero en el agua salada
es un poco mayor, 1,500 m/seg. La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/seg a una
temperatura de 20ºC.
PERCEPCION DEL SONIDO
Las ondas sonoras las percibimos por el órgano del oído. Al llegar aquellas al oído golpean
una membrana elástica llamada tímpano que vibra con la frecuencia de la onda. Una cadena
de huesitos transmite las vibraciones amplificándolas a un fluido situado en el oído interno.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
Los movimientos del fluido son detectados por fibras longitudes y espesores diferentes y
vibran cada una n su propia frecuencia, estas vibraciones se transforman en señales
eléctricas que son llenadas por los nervios auditivos al cerebro donde se realiza la sensación
del sonido.
FUENTES DEL SONIDO
Sabemos que el sonido se produce por las vibraciones de un objeto. Estas vibraciones
producen en el aire movimiento de sus moléculas y por lo tanto se traduce en una presión del
mismo. Esto es lo que sucede en una bocina de radio; la bocina tiene un diafragma que vibra
debido a la corriente eléctrica.
La voz humana es el resultado de la vibración
membranas que se encuentran en la garganta.
de las cuerdas vocales, que son dos
Como fuentes de sonido tenemos también los instrumentos de viento, de cuerdas y
percusión. Los instrumentos de viento producen sonidos cuando son accionados por los
labios del músico; sin embargo, no todos los instrumentos de viento se manejan de igual
forma; por ejemplo, la trompeta y el clarinete se tocan de diferente forma.
En la trompeta el sonido se produce por las vibraciones de los labios del músico; sin
embargo, el instrumento de viento con boquilla y con lengüeta (lámina de metal móvil), lo que
vibra es la lámina cuando entra el viento.
En el caso de un órgano de viento, el aire se mueve hacia dentro y hacia afuera del tubo.
Los instrumentos de cuerda son fuentes de sonido que utilizan las vibraciones de las
cuerdas. Estos instrumentos (la guitarra, por ejemplo) utilizan pulsaciones de las cuerdas o el
roce de las mismas, como es el caso del violín.
También el instrumento de percusión es fuente de sonido. Este tipo de instrumento utiliza
membranas que vibran. Entre ellos tenemos el tambor y l0os platillos de banda.
ECO Y REVERBERACION
Cuando las ondas encuentran un obstáculo, parte de ellas se devuelven, por lo que se dice
que se refleja. El sonido es una onda y parte de esta onda se destruye al llegar a un
obstáculo, pero la parte que se devuelve en forma de onda se conoce como eco. Para que el
eco se produzca y se pueda percibir, la distancia de la fuente al obstáculo debe ser mayor de
los 17 metros. Ya a una distancia menor tanto el sonido producido por la fuente como la parte
devuelta por el obstáculo se percibirán juntos y entonces estaremos frente a otro fenómeno,
que es la reverberación.
CUALIDADES DEL SONIDO
Tono: un sonido se diferencia de otro en su tono. El tono representa el número de
vibraciones que se producen en la unidad de tiempo (frecuencia), esto nos dice que a
mayor frecuencia mayor será el tono. De ahí que el tono puede ser grave o agudo: el
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PGF03-R03
sonido agudo tiene una frecuencia mayor que el grave. La voz masculina se diferencia
de la voz femenina por su tono.
Timbre: cuando un cuerpo vibra, no lo hace en forma uniforme, sino que tiene varias
frecuencias. Estas frecuencias simultáneas permiten que el timbre sea diferente entre
una fuente y otra. Por el timbre diferenciarnos un instrumento de otro. Podemos
diferenciar la voz de un hombre de la voz de otro hombre, o la voz de una mujer de la
voz de otra mujer.
Intensidad: el sonido lo percibimos a través del sentido del oído, y es a través de este
sonido que nos damos cuenta si el sonido es fuerte o débil, es decir, la intensidad del
sonido tiene relación con la fuerza que se produce. Esto nos dice que dependiendo de
la fuerza que produce el sonido, esto puede ser o no percibido de acuerdo a la
distancia a que nos encontramos de la fuente; la intensidad del sonido depende
entonces de la amplitud de la vibración, es decir, a mayor amplitud mayor intensidad.
Existe la mínima intensidad del sonido que puede ser percibida por el oído humano y
es lo que conocemos como el umbral de audibilidad. Si la intensidad del sonido es
muy fuerte puede producir daños en el oído humano. Existe una intensidad máxima
del sonido, que puede ser soportada sin producir daños, llamada umbral del dolor. La
intensidad del sonido se mide en bel, en honor al físico Británico Alexander Graham
Bell, generalmente para la intensidad del sonido se usa el decibel (db) que es una
décima parte de un bel:
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
1 db
1
10 bel
RESONANCIA
Es el fenómeno que se produce cuando los cuerpos vibran con la misma frecuencia, uno de
los cuales se puso a vibrar al recibir las frecuencias del otro.
Para entender el fenómeno de la resonancia, pondré un ejemplo sencillo, Supóngase que
tengo un tubo con agua y muy cerca de él (sin éstos en contacto) tenemos un diapasón, si
golpeamos el diapasón con un metal, mientras echan agua en el tubo, cuando el agua
alcance determinada altura el sonido será más fuerte; esto se debe a que la columna de
agua contenida en el tubo se pone a vibrar con la misma frecuencia que la que tiene el
diapasón, lo que evidencia por qué las frecuencias se refuerzan y en consecuencia aumenta
la intensidad del sonido.
EFECTO DOPPLER
El sonido lo percibimos porque el aire que está en contacto con el tímpano el oído varía, esas
variaciones que tienen las mismas frecuencias en las vibraciones del foco sano y el
observador están en reposo. Ahora bien, si uno de los dos (fuente sonora u observador) se
acercan o se alejan, la intensidad del sonido varía. Esto se debe a que a medida que nos
acercamos a la fuente o la fuente se acerca a nosotros, aumenta la frecuencia (número de
onda) y el sonido se hace más intenso; de lo contrario, si nos alejamos de la fuente o ella se
aleja de nosotros, el sonido es menos intenso, debido a que la frecuencia disminuye. Este
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
42
PGF03-R03
fenómeno recibe el nombre de efecto Doppler, y lo hemos vivido cuando la sirena de una
ambulancia o de los bomberos se acerca o se aleja de nosotros.
SIMULACIÓN
A Trabajar!
Realizar en su cuaderno:
1. Realice u n mentefacto conceptual de la lectura anterior
EJERCITACIÓN
2. Realice un cuadro comparativo entre Intensidad, Tono y Timbre.
3. Realice tres conclusiones sobre la lectura.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
EL OIDO
ENUNCIACIÓN
El sentido del oído nos permite percibir los sonidos, su volumen, tono, timbre y la dirección
de la cual provienen. Las vibraciones sonoras son recibidas por el oído y esas sensaciones
son transmitidas al cerebro. El oído humano sólo está capacitado para oír un rango de ondas
sonoras, ya que no percibe las vibraciones menores a 20 veces por segundo ni mayores a
20.000 veces por segundo. En el oído se encuentran también terminales nerviosas que
reciben información acerca de los movimientos del cuerpo, ayudando a mantener el equilibrio
del mismo.
El oído humano constituye el último eslabón de la cadena sonora: convierte las ondas
sonoras en señales eléctricas que se transmiten por el nervio acústico hasta el cerebro, en
donde el sonido es interpretado.
EL OIDO HUMANO: El oído humano se puede dividir en tres partes: el oído externo, el
oído medio y el oído interno.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
EL OÍDO EXTERNO: Está constituido por el pabellón auditivo (oreja), el conducto
auditivo y el tímpano. Las ondas sonoras son recogidas por el pabellón que las
conduce a través del conducto auditivo hacia la membrana del tímpano.
EL OÍDO MEDIO: Es una cavidad limitada por el tímpano por un lado, y por la base de
la cóclea por el otro. En su interior hay tres huesecillos, denominados martillo, yunque
y estribo. La cabeza del martillo se apoya sobre el tímpano y transmite vibraciones a
través del yunque al estribo. A su vez éste último se apoya en una de las dos
membranas que cierra la cóclea, la ventana oval.
EL OÍDO INTERNO: Es una cavidad hermética cuyo interior está anegado por un
líquido denominado linfa. Consta de tres elementos: los canales semicirculares, el
vestíbulo y la cóclea. Los canales semicirculares no tienen relación directa con la
audición, tiene que ver con el equilibrio. Las vibraciones de la ventana oval del
vestíbulo son transformadas en la cóclea. Las señales de la cóclea son codificadas y
transformadas en impulsos electroquímicos que se propagan por el nervio acústico
hasta llegar al cerebro.
SIMULACIÓN
A Trabajar!
1. Buscar en el diccionario el significado de las siguientes palabras:
PERCIBIR:
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
RANGO:
EQUILIBRIO:
ESLABON:
ACUSTICOS:
PABELLON:
AUDITIVO:
MEMBRANA:
HERMETICO:
NINFA:
COCLEA:
EJERCITACIÓN
2. Realice un diagrama de Euler Venn sobre el oído en su cuaderno.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
3. Para cada una de las divisiones del oído, realice un mentefacto conceptual.
OIDO EXTERNO
OIDO MEDIO
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OIDO INTERNO
4. ¿Cómo cuidas tus oídos?
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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CONTAMINACIÓN SONORA
ENUNCIACIÓN
Los sonidos muy fuertes provocan molestias que van desde el sentimiento de desagrado y la
incomodidad hasta daños irreversibles en el sistema auditivo. La presión acústica se mide en
decibelios (dB) y los especialmente molestos son los que corresponden a los tonos altos (dBA). La presión del sonido se vuelve dañina a unos 75 dB-A y dolorosa alrededor de los 120
dB-A. Puede causar la muerte cuando llega a 180 dB-A. El límite de tolerancia recomendado
por la Organización Mundial de la Salud es de 65 dB-A.
El oído necesita algo más de 16 horas de reposo para compensar 2 horas de exposición a
100 dB (discoteca ruidosa). Los sonidos de más de 120 dB (banda ruidosa de rock o
volumen alto en los auriculares) pueden dañar a las células sensibles al sonido del oído
interno provocando pérdidas de audición.
España es el país más ruidoso de Europa y los datos obtenidos de 23 ciudades españolas en
las que se ha realizado el mapa de ruidos, señalan que el nivel de ruido equivalente, durante
el día, está en valores que varían de los 62 a los 73 dB.
REDUCCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN SONORA
La contaminación sonora se puede reducir, obviamente, produciendo menos ruido. Esto se
puede conseguir disminuyendo el uso de sirenas en las calles, controlando el ruido de
motocicletas, coches, maquinaria, etc. En muchos casos, aunque tenemos la tecnología para
reducir las emisiones de ruido, no se usan totalmente porque los usuarios piensan que una
máquina o vehículo que produce más ruido es más poderosa y las casas comerciales
prefieren mantener el ruido, para vender más.
La instalación de pantallas o sistemas de protección entre el foco de ruido y los oyentes son
otra forma de paliar este tipo de contaminación. Así, por ejemplo, cada vez es más frecuente
la instalación de pantallas a los lados de las autopistas o carreteras, o el recubrimiento con
materiales aislantes en las máquinas o lugares ruidosos.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
ESCALA DE RUIDOS Y EFECTOS QUE PRODUCEN
dB-A
ejemplo
Efecto. Daño a largo plazo
10
Respiración. Rumor de hojas
Gran tranquilidad
20
Susurro
Gran tranquilidad
30
Campo por la noche
Gran tranquilidad
40
Biblioteca
Tranquilidad
50
Conversación tranquila
Tranquilidad
60
Conversación en el aula
Algo molesto
70
Aspiradora. Televisión alta
Molesto
80
Lavadora. Fábrica
Molesto. Daño posible
90
Moto. Camión ruidoso
Muy molesto. Daños
100
Cortadora de césped
Muy molesto. Daños
110
Bocina a 1 m. Grupo de rock
Muy molesto. Daños
120
Sirena cercana
Algo de dolor
130
Cascos de música estrepitosos
Algo de dolor
140
Cubierta de portaaviones
Dolor
150
Despegue de avión a 25 m
Rotura del tímpano
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SIMULACIÓN
A Trabajar!
1. Elabore 8 preguntas de la lectura y diseñe un crucigrama con ellas.
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EJERCITACIÓN
2. ¿Por qué el exceso de ruido perjudica los oídos? ¿Qué haces para protegerlos?
3. ¿En qué rango de decibeles crees que se encuentra tu casa por la contaminación
auditiva? ¿Explique?
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4. Di tres conclusiones por las cuales no debemos dormir con la radio prendida.
5. ¿Por qué en las cataratas y en su entorno, no existe vida animal superior?
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UNIDAD TRES: ENFERMEDADES DEL
OIDO
PROPÓSITO
Identificar los tipos de enfermedades que pueden afectar el oído humano, al igual que el
funcionamiento del oído interno.
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LECTURA AFECTIVA
ENFERMEDADES DEL OÍDO: ¿Cómo afecta el exceso de ruido en el descanso de una
persona? Hay evidencia científica desde hace mucho tiempo de la influencia grave que tiene
la polución de ruido en el descanso de la persona. La Organización Mundial de la Salud
(OMS) considera la polución por ruido, es decir la contaminación sonora, como la tercera en
importancia, detrás de la contaminación del aire y del agua. Detrás de estos problemas viene
en tercer lugar la contaminación sonora.
¿Qué es lo que produce? Provoca dos tipos de daño en las personas. Por un lado el daño en
la audición. Está demostrado que el oído interno, que es donde se percibe el sonido, tiene un
número limitado de células que no se reponen, es decir que cada célula que se destruye es
capacidad auditiva que perdemos, y el traumatismo sonoro es una de las causas más
importantes de pérdida de células nerviosas que no se reponen. Por eso es un tema
típicamente de prevención, porque una vez que se instala el daño en el aparato auditivo es
prácticamente imposible recuperarlo.
¿Tampoco se recupera con audífono? En grados severos no. En casos leves ayuda pero a
veces ni siquiera con audífono, por eso se trata de prevenir cualquier tipo de daño en el
órgano de la audición, que es progresivo e irreversible y está en directa relación con la
cantidad de ruido que se escucha, a la duración que uno se expone al nivel de ruido que
produce daños, y a factores individuales, porque no todas las personas son igualmente
susceptibles de sufrir daños con el mismo nivel de ruido.
Si se pone una cantidad equis de personas expuestas al mismo nivel de ruido, algunas
sufrirán un daño y a otras no les pasará nada. ¿Cuál es el nivel de ruido cotidiano que
comienza a producir daños al ser humano? Se ha establecido un límite de 90 decibeles para
una exposición de 8 horas, pensando en la parte laboral. Es decir que en un trabajo con
máquinas que producen mucho ruido, un trabajador no debería estar expuesto por más de 8
horas a niveles de ruido que superen los 90 decibeles. A medida que más tiempo se pasa
expuesto a esos niveles, hay que reducir la cantidad de exposición al mismo, llegando a un
nivel de 110 decibeles es recomendable no estar expuesto más de media hora.
¿Cuánto son 110 decibeles? Cuando se habla con otro cuchicheando se llega a 20
decibeles. El habla normal, una charla típica implica niveles de ruido de 40 a 50 decibeles.
Ya lo que sería el ruido de un avión o un equipo de música muy alto tiene niveles por encima
de los 120, 130 decibeles.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
55
PGF03-R03
ANALIZO COMPRENDIENDO EN CONTEXTO
A Trabajar!
Realizar las siguientes actividades en su cuaderno:
1.
2.
3.
4.
Buscar en el diccionario el significado de 10 palabras que le parezcan interesantes.
Con las palabras escogidas, realice una sopa de letras.
¿Cómo afecta el exceso de ruido en el descanso de una persona?
¿Qué diferencia crees que exista por contaminación auditiva, entre escuchar radio y
ver televisión?
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
56
PGF03-R03
ENFERMEDADES DEL OÍDO
ENUNCIACIÓN
Las enfermedades del oído externo,
medio o interno pueden producir
una sordera total o parcial; además,
la mayor parte de las enfermedades
del oído interno están asociadas a
problemas con el equilibrio.
Entre las enfermedades del oído externo se encuentran las malformaciones congénitas o
adquiridas; la inflamación producida por quemaduras, por congelación o por alteraciones
cutáneas, y la presencia de cuerpos extraños en el canal auditivo externo. Entre las
enfermedades del oído medio se encuentran la perforación del tímpano y las infecciones. En
el oído interno pueden producirse alteraciones tales como las producidas por trastornos
congénitos y funcionales, por drogas y por otras sustancias tóxicas, problemas circulatorios,
heridas y trastornos emocionales. La otalgia, o dolor de oídos, no siempre está relacionada
con alguna enfermedad del oído; a veces la causa se encuentra en un diente dañado,
sinusitis, amigdalitis, lesiones nasofaríngeas o adenopatías cervicales. El tratamiento
depende de cuál sea la causa principal. El acufeno es un zumbido persistente que se percibe
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
57
PGF03-R03
en los oídos y puede producirse como consecuencia de alguna de las alteraciones
anteriores; otras causas pueden ser la excesiva cantidad de cera en el oído, alergias o
tumores. Con frecuencia, el acufeno persistente se debe a la exposición prolongada a un
ruido excesivo que daña las células pilosas de la cóclea. A veces las personas que padecen
esta alteración pueden utilizar un enmascarador de sonido para paliar el problema.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
58
PGF03-R03
ENFERMEDADES DEL OÍDO EXTERNO
Se divide en:
· Pabellón: Oreja
· Conducto auditivo externo: desde la concha del pabellón hasta el tímpano.
Membrana timpánica: el fondo del conducto auditivo externo y se inserta sobre
el surco que esta presente en el hueso timpánico.
Función: Las estructuras del oído externo realizan la función auditiva. El conducto auditivo y
el pabellón ejercen protección contra la penetración de cuerpos extraños favoreciendo el
tránsito de las ondas sonoras hacia el tímpano.
La función acústica ejercida por el conducto auditivo externo. Se produce por el aumento de
la frecuencia del tono propio de la columna la que llega al tímpano y lo hace vibrar
permitiendo que el hombre perciba el efecto sonoro inmediato.
Entre las malformaciones congénitas del oído externo destaca la ausencia del pabellón
auditivo, e incluso la ausencia de abertura del canal auditivo externo. Si las estructuras del
oído medio son anormales es posible realizar una cirugía reconstructiva de la cadena de
huesecillos para restablecer parte de la capacidad auditiva. Entre las malformaciones
adquiridas del oído externo se encuentran los cortes y las heridas. El otematoma, conocido
como oído en forma de coliflor y típico de los boxeadores, es el resultado frecuente de los
daños que sufre el cartílago del oído cuando va acompañado de hemorragia interna y una
producción excesiva de tejido cicatrizante.
La inflamación del oído externo puede aparecer como consecuencia de cualquier
enfermedad que produzca a su vez inflamación de la piel; es el caso de las dermatitis
producidas por quemaduras, lesiones y congelaciones. Enfermedades cutáneas como la
erisipela o la dermatitis seborreica afectan al oído con mucha frecuencia. Tuberculosis y
sífilis cutánea son algunas de las enfermedades más raras que también afectan al oído
externo.
La presencia de cuerpos extraños en el canal auditivo externo (insectos, algodón y cerumen
—la cera que segrega el oído—) produce alteraciones auditivas y deben ser extraídos con
cuidado.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
ENFERMEDADES COMUNES
OTITIS EXTERNA: Es el proceso de inflamación a cargo del oído que se localiza en su parte
externa (pabellón y conducto)
TIPOS:
·
·
·
Condropeericondritis del pabellón: afección de los cartílagos del pabellón y
su pericondrio, después de un trauma local o un proceso de infeccioso general
de todo el organismo.
Misosis del conducto: inflamación provocada por hongos lo que forma una
masa blanquecina que reduce la transmisión de los sonidos y produce _____
Otitis externa purulenta aguda: puede localizarse en un furúnculo o difundida
en toda la piel del conducto, y se origina por escasa higiene, por microtrauma
repelido y propagaciones del oído.
Los síntomas son: al principio se produce un irritación del oído acompañado de dolor,
también puede haber un leve pérdida de la audición por causa del pus u otras secreciones
del horno externo, también puedo haber fiebre.
Tratamiento: puede ser con analgésicos, como aspirina o calor que pueden aliviar el dolor.
TAPÓN DE CERUMEN: Es aquel que se forma en el conducto auditivo externo por el
material segregado por las glándulas sebáceos o ceruminosas que se encuentran en la piel
de consistencia untuosa semisólida de un color amarillo o marrón y se forma de grasas
proteínas y sales minerales . Normalmente la sección de cerumen es eliminada por el
conducto auditivo con la limpieza cotidiana, pero en algunas personas la eliminación de
cerumen no se lleva a cabo o producen mucho y ahí es cuando se forma el tapón.
Tratamiento: su eliminación se realiza introduciendo agua tibia a presión en el conducto
auditivo. Pero para prevenir su aparición se debe realizar una limpieza diaria.
TUMORES DEL OIDO:
Tipos:
·
·
·
Papilomas y fibromas (ubicados entre la concha acústica y el meato)
Malignos: Epitretoma baso celular, las q primero con una inflamación inodora y
con forma de coliflor, los que evolucionan y se transforman en tumores
malignos que se extienden rápidamente a las regiones perauriculares
Benignos: exostosis, son tumores benignos de gran tamaño, que pueden
obstruir el conducto lo que produce sordera de transmisión o complicaciones
inflamatorias.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
60
PGF03-R03
Síntomas: aparición de sordera, dolores auriculares y zumbidos. Los muy avanzados
producen síntomas neurálgicos, parálisis rinofacial.
Tratamiento: intervención quirúrgica y en los que no se puede se trata con radioterapia, en
algunos casos graves se necesita extirpación del oído y reconstruirlo nuevamente.
PRESENCIA DE CUERPOS EXTRAÑOS: Pueden estar en el lóbulo de la oreja; que causan
una infección o porque están demasiado unidas, o en el conducto auditivo; que pueden ser
objetos que se introducen en los oídos (alimentos, insectos, juguetes, botones, etc.)
Síntomas: algunos no producen síntomas, sin embargo, hay otros que puede causar dolo de
oído enrojecimiento o secreciones. Además, pueden obstruir el conducto auditivo y afectar la
audición.
Tratamiento: Extracción inmediata del objeto a cargo del médico, los que pueden ser por
medio de inserción de instrumentos en el oído, uso de imanes (si es de metal), limpieza del
conducto auditivo con agua, succión por medio de un aparato.
ENFERMEDADES DEL OÍDO MEDIO
Constituido por:
Caja timpánica: constituida por la cavidad aérea entre el oído externo y el oído interno. En
ella se encuentran: huesillos llamados martillo, yunque y el estribo; ligamentos encargados
de unir el oído externo con el oído interno; y dos pequeños músculos llamados músculo del
martillo y músculo del Estribo, los que regulan la presencia de estímulos sonoros muy débil o
muy fuerte.
Trompa de Eustaquio: une la caja del tímpano a la rinofaringe. Es la única vía que permite
la penetración del aire a la caja.
Función:
Caja timpánica: triplicar la fuerza de las vibraciones sonoras y de 15 a 30 veces por la
localización entre el tímpano y la ventana oval.
Trompa de Eustaquio: regular que la presión de la caja sea igual que la del ambiente
La perforación del tímpano puede ocurrir por una lesión producida por cualquier objeto
afilado, por sonarse la nariz con fuerza, al recibir un golpe en el oído, o a causa de cambios
súbitos en la presión atmosférica.
La infección del oído medio, aguda o crónica, se denomina otitis media. En la otitis media
supurativa aguda se incluyen todas las infecciones agudas del oído medio producidas por
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
bacterias piógenas. Por lo general, estas bacterias llegan al oído medio a través de la trompa
de Eustaquio. Cuando el mastoides resulta afectado, la otitis media se puede complicar y,
con frecuencia, se produce sordera debido a la formación de adherencias y granulaciones de
tejidos que impiden el movimiento del tímpano y de los huesecillos. Si se produce una
distensión dolorosa del tímpano puede ser necesario realizar una intervención quirúrgica
para permitir el drenaje del oído medio. Desde que se comenzaron a utilizar de forma
generalizada la penicilina y otros antibióticos, las complicaciones que afectan al mastoides
son mucho menos frecuentes. La otitis media supurativa crónica puede producirse como
consecuencia de un drenaje inadecuado del pus durante una infección aguda. Esta patología
no responde con facilidad a los agentes antibacterianos debido a que se producen cambios
patológicos irreversibles.
Las otitis medias no supurativas, o serosas, agudas y crónicas, se producen por la oclusión
de la trompa de Eustaquio a causa de un enfriamiento de cabeza, amigdalitis o adenoiditis,
sinusitis, o por viajar en un avión no presurizado. La forma crónica también puede producirse
como consecuencia de infecciones bacterianas producidas por neumococos o por
Haemophilus influenzae. Debido a que la descarga serosa (acuosa) empeora la capacidad
auditiva, se ha sugerido la posibilidad de que los niños que padezcan otitis media puedan
encontrar dificultades para el desarrollo del lenguaje. Se han utilizado diversos tratamientos,
entre ellos el uso de antibióticos y antihistamínicos, la extirpación de amígdalas y adenoides,
y la inserción de tubos de drenaje en el oído medio.
Uno de cada mil individuos adultos padece una pérdida de su capacidad auditiva debido a
una otosclerosis, u otospongiosis, que consiste en la formación de hueso esponjoso entre el
estribo y la ventana oval. Como consecuencia de esta formación de tejido, el estribo queda
inmovilizado y ya no puede transmitir información hacia el oído interno. Cuando esta
alteración progresa, es necesario eliminar los depósitos óseos mediante cirugía, y reconstruir
la conexión entre el estribo y la ventana oval. En ocasiones, el estribo se reemplaza por una
prótesis similar a un émbolo. Incluso tras haber efectuado una operación quirúrgica con éxito
puede continuar depositándose tejido óseo y producirse la pérdida de capacidad auditiva
años después.
ENFERMEDADES COMUNES
Otosclerosis: Esta enfermedad es producida por un crecimiento osificación anómalos de los
huesos que forman la entrada al oído interno, lo cual impide que la base del estribo vibre
cuando las ondas sonoras inician sobre el tímpano por el cual se produce una sordera cada
vez más fuerte.
Síntomas: suele darse en la época de la pubertad, de forma lenta y progresiva. El síntoma
principal es que el paciente comienza a hablar con un volumen más alto de lo normal para
compensar el ruido del ambiente que siente en el interior del oído y el paciente tarda
bastante tiempo en darse cuenta de su problema con seguridad
¨
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
Tratamiento: es fundamentalmente quirúrgico, se efectúa con el microscopio auricular. Tras
la operación el tímpano se recupera normalmente en uno o dos semanas.
OTITIS MEDIA: Proceso inflamatorio de forma catarrales (sin pus) y forma purulentas,
ambas pueden ser agudas o crónicas. Producidas por procesos oclusivos de la trompa de
Eustaquio y de equiparar la presión del aire atmosférico ambos lados del tímpano. La trompa
se tapa con tapa con serosidad y con la llegada de gérmenes no piógenos (sin pus).
Causas: producida por la extensión de un proceso inflamatorio de la rinofaringe (aguda o
crónica) o en tumores y lesiones cicatrizadas.
Síntomas: Dolor, Disminución de la audición
Tratamiento: aplicaciones de calor local. Instilaciones endoauriculares de glicerina.
Antibióticos (vía general). Operación quirúrgica (después de que cese el pus)
ROTURA DEL TIMPANO:
Causas: introducción de objetos extraños, Golpes o explosiones. Infecciones mal
diagnosticadas o mal curadas.
Síntomas: Dolor, Hemorragia, Perdida de audición, Acúfenos
Tratamiento: Antibióticos, para prevenir o curar infecciones. Analgésicos en caso de dolor.
Si el tímpano no se cierra espontáneamente se efectuar un tímpano plastia (injerto que
sustituye la zona lesionada.
ENFERMEDADES DEL OÍDO INTERNO
Compuesto por un complejo sistema de canales membranosos con un revestimiento óseo.
Ubicado en el interior del hueso temporal.
Contiene los órganos auditivos y del equilibro.
Está separado por la ventana oval.
El oído interno consiste en un aserie de canales membranosos alojados en una parte densa
del hueso temporal.
Está dividido en: Cóclea (en griego caracol óseo), Vestíbulo, Tres canales semicirculares.
Los canales semicirculares se comunican entre sí y contienen un fluido gelatinoso
denominado endolinfa.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
Las enfermedades del oído interno también pueden alterar el sentido del equilibrio e inducir
síntomas de mareo. Estos síntomas también pueden deberse a anemia, hipertermia, tumores
del nervio acústico, exposición a un calor anormal, problemas circulatorios, lesiones
cerebrales, intoxicaciones y alteraciones emocionales. El vértigo de Ménière aparece como
consecuencia de lesiones producidas en los canales semicirculares y produce náuseas,
pérdida de la capacidad auditiva, acufenos o ruido en los oídos y alteraciones del equilibrio. A
veces está indicada la destrucción del laberinto pseudomembranoso mediante criocirugía o
por irradiación con ultrasonidos para combatir vértigos que no tienen tratamiento.
La destrucción traumática del órgano de Corti en el oído interno es la responsable de una
gran proporción de los casos de sordera total. En los últimos años, los científicos han
desarrollado un dispositivo electrónico destinado a adultos que padecen sordera profunda,
que se conoce como implante coclear. Este aparato convierte las ondas sonoras en señales
eléctricas que se liberan en unos electrodos implantados en la cóclea, y de esta manera se
produce la estimulación directa del nervio auditivo. Sin embargo, los sonidos que produce
son poco definidos y hasta ahora el implante coclear se utiliza sobre todo como una ayuda
para poder leer en los labios.
ENFERMEDADES COMUNES
ACUFENOS: Es cuando se produce una serie de zumbidos o ruidos percibidos en el interior
del oído. Estos pueden ser continuos o intermitentes, mono o bilaterales, y de intensidad y
tono variables.
Tipos:
·
·
Acúfenos falsos: estos se deben a movimientos vasculares (venas),
musculares, etc. Que pueden ser percibidos por personas situadas cerca del
paciente.
Acúfenos verdaderos: se deben a procesos patológicos, que solo son oídos
por las personas que los padece. Suelen ser molestos y difíciles de curar.
·
Tratamiento: este se trata en dar término a los zumbidos por medio de fármacos o cirugía.
ENFERMEDAD DE MENIÉRE: Es causada por una distensión imprevista de los canales
semicirculares membranosos por el aumento de la endolinfa, determinada por causas
todavía desconocidas.
Síntomas: surgen repentinamente y consiste en una sensación de ruidos tormentosos con
campanilleo acompañada de vértigo nauseas y vómitos.
Tratamiento: el curso de la enfermedad no es constante ya que en algunos casos el
enfermo cura rápidamente, en otras la curación puede ser larga o no se consiguen resultados
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
positivos. El tratamiento consiste en el reposo absoluto tanto físico como mental, tener una
buena alimentación y en último caso se recurrirá a la cirugía
LABERINTITIS: Inflamación aguda crónica del laberinto puede ser Laberintitis anterior
(Órgano del oído) o Laberintitis posterior (órgano del equilibrio)
Tipos:
·
·
Laberintitis Timpanogenos: consecuencia de la otitis media purulenta crónica
u otitis aguda grave.
Laberintitis Meningógenas: se observan infecciones graves generalizadas
Tratamiento: Antibióticos, Sulfaminas, Intervenciones quirúrgicas en casos especiales.
Los de curso crónicos que tienen síntomas atenuados solo pueden ser tratados
quirúrgicamente.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
SIMULACIÓN
A Trabajar!
Realizar las siguientes actividades en su cuaderno:
1. Buscar en el diccionario el significado de 20 palabras que le parezcan interesantes.
2. Con las palabras escogidas, realice una Sopa de Letras.
EJERCITACIÓN
Resolver el siguiente cuestionario:
1. La función del oído humano es:
a)
b)
c)
d)
Convertir los impulsos eléctricos en ondas sonoras
Transformar los impulsos nerviosos en ondas sonoras
Convertir las ondas sonoras en impulsos electroquímicos
Transformar los impulsos mecánicos en ondas sonoras
2. En su camino a lo largo del oído externo, las ondas sonoras alcanzan finalmente:
a)
b)
c)
d)
El pabellón auditivo
El conducto auditivo
El tímpano
El vestíbulo
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
66
PGF03-R03
3. En la cadena de huesecillos del oído medio se encuentra:
a)
b)
c)
d)
El yunque
El vestíbulo
El tímpano
El conducto auditivo
4. Los canales semicirculares:
a)
b)
c)
d)
Tienen que ver con la audición
Tienen que ver con el equilibrio
Están relacionados con la audición y el equilibrio
No están relacionados con el equilibrio
5. Los filamentos terminales del nervio auditivo se encuentran en:
a)
b)
c)
d)
La membrana oval
El pabellón auditivo
El vestíbulo
La membrana basilar
6. Investigue cada uno de los siguientes conceptos y llévelos al cuaderno:
a)
b)
c)
d)
e)
La sordera.
Mastoides.
Sinusitis.
Acufeno.
Órgano de corte.
7. Teniendo en cuenta lo visto hasta el momento, resolver el Crucigrama que se encuentra
en la página siguiente:
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
UNIDAD CUATRO: LA LUZ
PROPÓSITO
Describe la naturaleza de la luz y su comportamiento como la onda transversal a partir de los
fenómenos de difracción, interferencia y polarización.
Interpreta y analiza textos científicos sobre la luz.
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PGF03-R03
LECTURA AFECTIVA
LA LUZ EN LA MEDICINA
La luz es parte de nuestra vida, sin ella no existiría el mundo como lo conocemos, sin
embargo entender qué es resulta muy complicado, pues a veces presenta el comportamiento
de una onda y a veces el de una partícula.
Un uso común de la luz visible es permitirle al médico obtener una información visual del
paciente: el color de su piel, su estado de ánimo, anormalidades en su cuerpo. A veces la luz
es insuficiente y entonces recurre a fuentes de luz más intensas, a espejos, a superficies
cóncavas que concentran la luz en la región de interés o a instrumentos más complejos como
el oftalmoscopio para ver dentro del ojo, el otoscopio que le permite ver dentro del oído o al
endoscopio para observar cavidades internas.
La luz UV se usa en microscopía fluorescente. Los rayos X de baja energía se usan como
fuente de irradiación en la técnica microscópica llamada historradiografía.
Cuando el haz utilizado es un haz de electrones se trata de un microscopio electrónico. Las
lentes de este tipo de microscopio son campos eléctricos y magnéticos que pueden dirigir,
afocar o abrir, el haz de electrones. La longitud de onda de los electrones depende de su
energía, pero alcanza amplificaciones de hasta 250 000 veces, mientras el microscopio
convencional alcanza unas 1000 veces de amplificación.
La energía total de un láser pulsado, de los que se usan en medicina, se mide en milijoules
(mJ); puede ser liberada en menos de un microsegundo y la potencia instantánea resultante
pueden ser megawatts. La salida de un láser pulsado generalmente se mide por el calor
producido en el detector.
La energía de un láser, cuando incide en tejido humano, causa una rápida elevación de la
temperatura y destruye, de esta manera, el tejido. El daño causado al tejido viviente depende
de qué tanto se eleve la temperatura y del tiempo que permanezca elevada; por ejemplo, el
tejido puede permanecer a 70°C durante un segundo sin ser destruido, pero a temperaturas
por arriba de 100°C por breve que sea la exposición siempre hay destrucción.
El láser se usa comúnmente en medicina clínica sólo en oftalmología, principalmente para
fotocoagulación de la retina (cauterización de un vaso sanguíneo), para lo que se utiliza un
láser de xenón. También se usa para casos de retinopatía, retina desprendida y como bisturí
en algunos casos. En la figura 25 se muestra un aparato útil en cirugía.
Es necesario que tanto el paciente como el médico, protejan sus ojos del rayo láser, ya que
debido a que viaja como un haz concentrado de energía, aunque sufra varias reflexiones
puede causar daños irreparables en caso de penetrar al ojo. El área donde se usa el rayo
láser debe estar controlada y se debe prevenir al público.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
ANALIZO COMPRENDIENDO EN CONTEXTO
A Trabajar!
Realizar las siguientes actividades en su cuaderno:
1. Buscar en el diccionario el significado de las palabras desconocidas.
2. Con las palabras escogidas, realice una Sopa de letras.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
LA LUZ
ENUNCIACIÓN
La luz es una radiación que se
propaga en forma de ondas. Las
ondas que se pueden propagar en
el vacío se llaman ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS. La luz es
una radiación electromagnética.
ESPECTRO VISIBLE
Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano
es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se
le llama luz visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible; un típico
ojo humano responderá a longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas
pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
Frecuencia y longitud de onda se relacionan por la expresión:
Donde c es la velocidad de la luz en el vacío, frecuencia f, y longitud de onda λ.
NATURALEZA DE LA LUZ
La luz se compone de partículas energizadas denominadas fotones, cuyo grado de energía y
frecuencia determina la longitud de onda y el color. Según estudios científicos, la luz sería
una corriente de paquetes fotónicos que se mueven en el campo en forma ondulatoria por un
lado y en forma corpuscular por otro.
VELOCIDAD DE LA LUZ
La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor
299.792.458 m/s (suele aproximarse a 3·108 m/s), o lo que es lo mismo 9,46·1015 m/año; la
segunda cifra es la usada para definir al intervalo llamado año luz.
Se denota con la letra c, proveniente del latín celéritās (velocidad), y también es conocida
como la constante de Einstein.
La velocidad de la luz fue incluida oficialmente en el Sistema Internacional de Unidades como
constante el 21 de octubre de 1983, pasando así el metro a ser una unidad dada en función
de esta constante y el tiempo.
La velocidad a través de un medio que no sea el "vacío" depende de su permitividad eléctrica
y permeabilidad magnética y otras características electromagnéticas. En medios materiales,
esta velocidad es inferior a "c" y queda codificada en el índice de refracción. En
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
73
PGF03-R03
modificaciones del vacío más sutiles, como espacios curvos, efecto Casimir, poblaciones
térmicas o presencia de campos externos, la velocidad de la luz depende de la densidad de
energía de ese vacío.
DIFRACCIÓN E INTERFERENCIA DE LA LUZ
Cuando la luz pasa a través de una rendija cuyo tamaño es próximo a la longitud de onda de
la luz, ésta se difracta, se produce un cambio en la forma de la onda. Cuando la luz pasa a
través de dos rendijas, las ondas procedentes de una rendija interfieren con las ondas que
vienen de la otra. La interferencia constructiva tiene lugar cuando las ondas llegan en fase,
es decir, cuando las crestas (o los valles) de una onda coinciden con las crestas (o los valles)
de la otra onda, formando una onda con una cresta (o un valle) mayor. La interferencia
destructiva se produce cuando las ondas llegan en oposición de fase, es decir, cuando la
cresta de una onda coincide con el valle de la otra onda, cancelándose mutuamente para
producir una onda más pequeña o no producir onda alguna.
REFRACCION DE LA LUZ
Cuando un rayo luminoso incide sobre la
superficie de separación de dos medios
trasparentes de diferente densidad,
generalmente experimenta un cambio de
dirección, como lo esquematiza la figura 5.
A este fenómeno se le da el nombre de
refracción. Si en el punto de incidencia
levantamos la normal (N) a la superficie, el
ángulo entre ésta y el rayo incidente se
llama ángulo de incidencia (í), y el formado
por la normal y el rayo refractado, ángulo
de refracción (f).
Todos hemos observado cómo un lápiz introducido dentro de un vaso con agua pura parece
estar quebrado; lleve a cabo esta experiencia y explique lo observado. Realice igualmente esta
otra experiencia: deposite una moneda en el fondo de una taza y aléjese hasta que deje de
observar la moneda. Pídale a un amigo que vierta agua en la taza. ¿Qué observa? Trace el
camino seguido por los rayos de luz desde la moneda hasta su ojo. Finalmente, ilumine con una
linterna la superficie de una alberca de agua en una noche oscura. ¿Observa el haz refractado?
Este fenómeno recibe el nombre de refracción de luz y tiene lugar siempre que los rayos
luminosos cambian de medio de propagación. La luz al pasar del agua al aire cambia la
dirección de propagación. Por eso desde el aire vemos los objetos sumergidos en una
posición distinta a la que en realidad ocupan.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
REFLEXION DE LA LUZ
La experiencia muestra que cuando un rayo de luz se refleja sobre una superficie plana, la
naturaleza de |a4uz reflejada se puede describir en función de leyes sencillas y bien definidas.
La más simple de ellas se conoce como la
ley de la reflexión. De acuerdo con esta
ley, el ángulo de incidencia del rayo de
luz sobre la superficie reflectora es
exactamente igual al ángulo que forma el
rayo reflejado con la misma superficie.
Sin embargo, en vez de considerar el
ángulo de incidencia y el ángulo de
reflexión desde la superficie especular, se
acostumbra medirlos desde una línea
perpendicular al plano del espejo. Esta
línea, como se muestra en la Fig.4 se
llama normal.
A medida que el ángulo i crece, el ángulo
para todos los ángulos de incidencia
ángulo i
aumenta exactamente la misma cantidad, así que,
=
ángulo
En otras palabras el ángulo de incidencia (i) es igual al ángulo de reflexión ( ), Además, el
rayo incidente, el rayo reflejado se encuentran en el mismo plano.
Este fenómeno obedece a las siguientes leyes enunciadas por Snell:
1. Los rayos incidente, reflejado y la normal a la superficie en el punto de incidencia ,
están en un mínimo plano
2. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión como se menciona
anteriormente.
3. La razón o el cociente del seno del ángulo de incidencia al seno del ángulo de
refracciones una constante es decir:
n se denomina índice de refracción del segundo medio con respecto al primero.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
75
PGF03-R03
Al hablar de una superficie especular, no necesariamente se trata de una placa plateada de
vidrio, un espejo es cualquier superficie lo suficientemente liza para producir una reflexión
regular como se acaba de describir.
a. Reflexión especular: Cuando todos los rayos reflejados son paralelos: es el caso de
los metales pulidos, las superficies de los líquidos y los espejos.
b. Reflexión difusa: Cuando los rayos son reflejados en todas las direcciones, eso es
debido a las irregularidades de la superficie es el caso de las superficies rugosas o
mates.
SIMULACIÓN
A Trabajar!
Realizar las siguientes actividades:
1. Buscar en el diccionario, las 10 palabras que más le llamen la atención sobre la lectura de
la luz y escribir su definición en su cuaderno.
2. Realizar un crucigrama en su cuaderno, con las palabras seleccionadas en el punto
anterior.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
EJERCITACIÓN
3. Realizar un diagrama de Euler Venn sobre la luz.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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PGF03-R03
4. Consultar que es un espectro y un prisma.
5. Formar grupos de 4 personas y trabajen y expongan un experimento sencillo sobre la luz.
6. Realice un experimento sobre la luz por grupos de tres personas y expóngalo.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL – Física 7
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TIPOS DE RAYOS
ENUNCIACIÓN
RAYOS X, radiación electromagnética penetrante, con una longitud de onda menor que la luz
visible, producida bombardeando un blanco —generalmente de volframio— con electrones
de alta velocidad.
LOS RAYOS GAMMA son producidos por transiciones en los núcleos atómicos y también
son productos de desintegración progresiva de las colisiones entre los rayos cósmicos y la
materia interestelar. Su estudio ayuda a comprender los procesos de alta energía que
suceden en el espacio exterior, como los que están asociados con estrellas de neutrones,
quásares y agujeros negros. Debido a que los positrones (electrones de antimateria)
producen rayos gamma cuando son aniquilados, la astronomía gamma también sirve de
medio para detectar la presencia de antimateria.
RAYOS INFRARROJOS, emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas en la
zona del espectro situada inmediatamente después de la zona roja de la radiación visible. La
longitud de onda de los rayos infrarrojos es menor que la de las ondas de radio y mayor que
la de la luz visible. Oscila entre aproximadamente 10-6 y 10-3 metros. La radiación infrarroja
puede detectarse como calor, para lo que se emplean instrumentos como el bolómetro.
RAYOS ULTRAVIOLETA, La atmósfera terrestre protege a los organismos vivos de la
radiación ultravioleta del Sol. Si toda la radiación ultravioleta procedente del Sol llegara a la
superficie de la Tierra, acabaría probablemente con la mayor parte de la vida en el planeta.
Afortunadamente, la capa de ozono de la atmósfera absorbe casi toda la radiación
ultravioleta de baja longitud de onda y gran parte de la de alta longitud de onda. Sin
embargo, la radiación ultravioleta no sólo tiene efectos perniciosos; gran parte de la vitamina
D que las personas y los animales necesitan para mantenerse sanos se produce cuando la
piel es irradiada por rayos ultravioleta.
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SIMULACIÓN
A Trabajar!
Realizar las siguientes actividades:
1. Realizar un mentefacto conceptual en su cuaderno, sobre las clases de rayos.
EJERCITACIÓN
2. Consultar ¿A cuánto equivale la velocidad de la luz en el agua, vidrio y diamante?
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3. ¿Qué es un espectro visible?
4. Diseñe en su cuaderno, un dibujo por cada clase de rayo, explíquelo.
5. ¿Investigue como se consiguen los colores de los fuegos artificiales? ¿En donde son
utilizados?
6. Diseñe una maqueta, sobre la luz y sus elementos.
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BIBLIOGRAFÍA
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Curso de Física General, L. Landau, A Ajiezer, E. Lifshitz, Editorial MIR Moscú.
Behar Rivero, Daniel. Física médica. Editorial Oriente. Santiago de Cuba, 1997.
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Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers,
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WEB GRAFÍA
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http://www.google.cl (enfermedades del oído y su tratamiento)
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