Proyecto de física
“ONDAS”
Presentado a: Lic. Erlin Quimbay Arias
Estudiantes: Juan David Morillo Caicedo Harol Alexis García Sánchez Carlos Alberto Rivas Mosquera Erika Tatiana Tatiana trejos Moncada
Curso: 11-1
Institución Educativa Las Américas Sede principal Año lectivo 07-08
Proyecto de física
“ONDAS”
Estudiantes: Harol Alexis García Sánchez Juan David Morillo Caicedo Carlos Alberto Rivas Mosquera Erika Tatiana Trejos Moncada
Institución Educativa Las Américas Sede principal Año lectivo 07-08
CONTENIDO Introducción
1. Justificación 2. Objetivos 3. Puntos Principales 4. Definición de Onda 5. Clasificación de las ondas Fenóme meno noss 6. Fenó
Ondu Ondula lato tori rios os.. (Difracción Difracción,, Ef Efec ectto Interferencia,, Reflexión Interferencia Reflexión,, Refracción Refracción,, Onda de choque) choque)
7. Ondas Sísmicas 8. Temblor 9. Terremoto
10. Tsunami 11. Tipos de Volcanes
12. Conclusiones 13. Bibliografía 14. Glosario
Dopp Do pple ler r ,
INTRODUCCIÓN
¿Qué es la Física? La físi física ca es la cien cienci cia a fund fundam amen enta tall sist sistem emát átic ica a que que estu estudi dia a las las propiedades de la naturaleza con ayuda del lenguaje matemático. matemático. Es tamb tambié ién n aque aquell cono conoci cimi mien ento to exact exacto o y razon razonad ado o de algu alguna na cosa cosa o materia, basándose en su estudio por medio del método científico. Estudia Estudia las propiedades propiedades de la materia, materia, la energía, energía, el tiempo, tiempo, el espacio y sus interacciones entre ellas. La físic ísica a no es sólo sólo una una ciencia teór teóric ica, a, es tamb tambié ién n una una cien cienci cia a experimental. experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros. Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su desarrollo histórico en relación a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro dentro de su campo de estudio a la química y a la biología, biología, además de explicar sus fenómenos. La físi física ca en su inte intent nto o de desc describ ribir ir los los fenó fenóme menos nos natu natural rales es con con exact exactititud ud y verac veracid idad ad ha lleg llegado ado a lími límite tess impe impens nsabl ables, es, nuest nuestro ro cono conoci cimi mien ento to actu actual al abar abarca ca desd desde e la desc descri ripc pció ión n de partículas fundamentales microscópica microscópicas, s, el nacimie nacimiento nto de las estrel estrellas las en el universo e incl inclus uso o el cono conoce cerr con con una una gran gran prob probab abililid idad ad lo que que aconteció los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo, universo, por citar unos pocos conocimientos.
JUSTIFICACION El siguiente proyecto lo hemos realizado con el fin de tener una visión más profunda de lo que son las ondas, sus partes y su clasificación.
OBJETIVOS
Profundizar el funcionamiento de la onda.
Dar a conocer los diferentes tipos de ondas.
Destacar la importancia de la energía en una onda.
Dar a conocer las diferentes formas de clasificación de la onda.
Parámetros de una onda.
Iden Identi tifi fica carr cada cada una una de las esca escala lass de medi medici ción ón de los terremotos. Dar a conocer como se forman los tsunamis.
PUNTOS PRINCIPALES
Definición de onda, su clasificación y todos sus su s elementos.
Periodo y Frecuencia.
Fenómenos ondulatorios de la onda.
Ondas sísmicas y sus tipos.
El Temblor
El Terremoto
El Tsunami
Los Tipos de Volcanes.
DEFINICION DE ONDA La defin definic ició ión n más más gener general al esta establ blec ece e que la onda onda cons consis iste te en una una pert perturb urbac ació ión n que que se propaga propaga con una determ determina inada da depende dependenci ncia a espacio-temporal. La perturbación de una magnitud física consiste a menudo en una variación periódica y sobre todo oscilatoria oscilatoria (repetición (repetición entre valores extremos opuestos) por lo que, en particular, la onda se considera como la propagación de una vibración originada en un punto. Existe una amplia variedad de magnitudes físicas cuya oscilación con el tiem tiempo po se prop propaga aga en el espac espacio io cons constitituy tuyend endo o ondas ondas.. Asim Asimis ismo mo pueden ser muy diferentes los mecanismos de transmisión entre un punto y otro. Veamos en un caso particular como es la propagación del desplazamiento vertical de un punto en una cuerda tensan. Una onda es una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se prop propag aga a a trav través és del del espa espaci cio o tran transp spor orta tand ndo o ener energí gía. a. El medi medio o perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el espacio, ultra alto vacío. La propiedad del medio en la que se observa la particularidad se expresa como una función tanto de la posición como del tiempo . Matemáticamente se dice que dicha función es una onda si verifica la ecuación de ondas:
Donde v es la velocidad de propagación de la onda. Por ejemplo, ciertas perturbaciones de la presión de un medio, llamadas sonido sonido,, verifican la ecuación anterior, aunque algunas ecuaciones no lineales también tienen soluciones ondulatorias, por ejemplo, un solitón solitón..
CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS Las ondas se clasifican atendiendo a diferentes aspectos:
* En función del medio en el que se propagan •
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Ondas mecánicas: las ondas mecánicas necesitan un medio elás elástitico co (sólido sólido,, líquido o gaseoso gaseoso)) para para prop propag agar arse se.. Las 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, elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad. gravedad. Ondas electr electromagné omagnéticas ticas: las las ondas ondas elect electrom romag agné nétiticas cas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio pudiendo, por tanto, propagarse en el vacío vacío.. Esto es debido a que las ondas electromagnétic electromagnéticas as son producidas por las oscilaciones oscilaciones de un camp campo o eléc eléctr tric ico o en rela relaci ción ón con con un camp campo o magn magnét étic ico o asociado. Ondas grav Ondas gravitac itacion ionale aless: las ondas gravitacionales son perturba perturbacio ciones nes que alteran alteran la geomet geometría ría misma misma del espaciotiempo 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 espaciotiempo.
* En función de su propagación o frente de onda
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Ondas unidi unidimensi mensionales onales: las las onda ondass unid unidim imens ensio ional nales es son 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. 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 Ondas tridim tridimensi ensional onales es o esféricas: son ondas que se propaga propagan n en tres tres direcci direcciones ones.. Las ondas ondas tridim tridimensi ensiona onales les se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de onda ondass son son esfe esfera rass conc concén éntr tric icas as que que sale salen n de la fuen fuente te de perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las ondas electromagnéticas.
* En función de la dirección de la perturbación •
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Ondas longi longitudinal tudinales es: el movi movimi mien ento to de las las partí partícul culas as que que transportan 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. Ondass Onda tran tr ansv sver ersa sale less: las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
* En función de su periodicidad •
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pertur urba baci ción ón loca locall que que las las orig origin ina a se Ondas perió periódicas dicas: la pert produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal. senoidal.
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.
ELEMENTOS DE UNA ONDA Los elementos de una onda son los siguientes: la cresta, el valle, el nodo, la longitud de onda y la amplitud. En las ondas transversales se presentan la cresta y el valle. La cresta es el punto que ocupa la posición posición mas alta en una onda y el valle es el punto más bajo de la onda. El nodo es el punto del medio material que no tiene desplazamiento vertical, es decir, no tiene amplitud; en la figura anterior el punto C es el nodo. La longitud de onda es la distancia entre dos crestas consecutivas de una misma onda o entre dos valles consecutivos; generalmente, la longitud de onda se considera como la distancia entre dos puntos que están en el mismo estado de vibración. La Amplitud: Cuando tú mantienes tensa una cuerda que está sujeta por el otro extremo, esta cuerda está en equilibrio. equilibrio. Si le comunicas un impulso hacia arriba, se produce una onda, porque se origina una sepa separa raci ción ón en la part parte e que que está está más más próx próxim ima a a sus sus mano manos. s. La preparación entre su posición de equilibrio y su máxima altura es la amplitud (A).
PERIODO Y FRECUENCIA •
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El período: cuando producimos ondas en sucesivos impulsos hacia arriba y hacia abajo, las ondas formadas viajan. El tiempo que se toma una onda en pasar por un punto del medio material material perturbado es lo que constituye el período. La Frecuencia: si por el contrario controlamos el número de ondas que pasan por un punto en la unidad de tiempo, entonces nos nos refe referi rimo moss a la frec frecue uenc nciia. Tant anto el perí períod odo o com como la frecuencia se pueden expresar de la siguiente manera:
Periodo y Frecuencia Hay ondas que no necesitan necesitan un medio material para propagarse (agua (agua,, cuerda, resorte) y se propagan con facilidad, tal es el caso de las ondas elect electrom romag agné nétitica cas. s. Sin Sin embar embargo, go, las las ondas ondas elec electr troma omagn gnét étic icas as se desplazan gracias al desplazamiento de dos cambios a la vez, el campo eléctrico y el magnético. Este tipo de onda electromagnética es la que utilizan las estaciones de radio y televisión televisión.. El calor nos llega desde el Sol gracias a las ondas electromagnéticas, ya que éstas atraviesan el espacio vacío.
FENÓMENOS ONDULATORIOS Son los efectos y propiedades exhibidas por las entidades físicas que se propagan en forma de onda: •
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Difracción - Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstáculo deja de ir en línea recta para rodearlo. Efecto Doppler - Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas. Interferencia - Ocurr curre e cuand uando o dos ondas ndas se com combina binan n al encontrase en el mismo punto del espacio. Reflexión - Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no puede atravesar, a travesar, cambia de dirección. Refracción - Ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad. Onda de choque - Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono.
Efecto Doppler
Diagrama del Efecto Doppler El efecto Doppler, llamado así por Christian Andreas Doppler , consiste en la variación de la longitud de onda de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en movimiento. Doppler propuso este efecto en 1842 en una una mono monogr graf afía ía titu titula lada da Über Über das farbi arbige ge Licht icht der der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels ("Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros"). Su hipótesis fue investigada en 1845 para el caso de ondas sonoras por el cient científ ífic ico o hola holand ndés és Chri Christ stop oph h Hend Hendri rikk Died Dieder erik ik Buys Buys Ball Ballot ot,,
confirmando que el tono de un sonido emitido por una fuente que se apro aproxi xima ma al obse observ rvad ador or es más más agud agudo o que que si la fuen fuente te se alej aleja. a. Hippolyte Fizeau descubrió independientemente el mismo fenómeno en el caso de ondas electromagnéticas en 1848. 1848. En Francia este efecto se conoce como "Efecto Doppler-Fizeau".
Un micrófono inmóvil registra las sirenas de los policías en movimiento en diversos tonos dependiendo de su dirección relativa. En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una long longititud ud de onda onda más más cort corta, a, desp despla lazá zánd ndos ose e haci hacia a el azul azul.. Esta Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades eleva elevada das, s, como como las las veloci velocida dades des relat relativa ivass entr entre e estrel estrella lass o entr entre e galax galaxia ias, s, y el ojo ojo huma humano no no pued puede e capta captarlo rlo,, sola solame ment nte e medi medirl rlo o indirec rectame amente nte utilizando ndo instrumentos de prec recisión como espectrómetros. espectrómetros. Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad de la luz, luz , entonces sí seria apreciable de forma directa la variación de longitud de onda. Sin embargo hay ejemplos cotidianos de efecto Doppler en los que la velo veloci cida dad d a la que se muev mueve e el obj objeto eto que emi emite las las onda ondass es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) es insignificante respecto a la velocidad del sonido sonido al nivel del mar (unos 1.235 km/h), por eso se aprecia claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador.
Álgebra del efecto Doppler en ondas sonoras Imaginemos que un observador O se mueve hacia una fuente S que se encuentra en reposo. El medio es aire y se encuentra en reposo. El obse observ rvad ador or O comi comien enza za a desp despla laza zars rse e haci hacia a la fuen fuente te con con una una velocidad v o. La fuente de sonido emite un sonido de velocidad v , frecuencia f y longitud de onda λ. Por lo tanto, la velocidad de las ondas respecto del observador no será la v del aire, sino la siguiente:
. Sin embargo, no debemos olvidar que como el medio no cambia, la longitud de onda será la misma, por lo tanto si: Pero como mencionamos en la primera explicación de este efecto, el observador al acercarse a la fuente oirá un sonido más agudo, esto implica que su frecuencia es mayor. A esta frecuencia mayor captada por el observ serva ador se la denomina frec recuencia aparen rente y la simbolizaremos con f'.
El observador escuchará un sonido de mayor frecuencia debido a que Analicemos el caso contrario: Cuando el observador se aleje de la fuente, la velocidad v' será v ' = v − manera análog análoga a podemo podemoss deducir deducir que . En v o y de manera este este caso caso la frec frecue uenci ncia a apare aparent nte e perci percibi bida da por por el obser observa vador dor será será menor que la frecuencia real emitida por la fuente, lo que genera que el observador perciba un sonido de menor altura o más grave. De estas dos situaciones concluimos que cuando un observador se mueve con respecto a una fuente en reposo, la frecuencia aparente percibida por el observador es: Ahora consideraremos el caso donde el observador se encuentra en reposo y la fuente se mueve. Cuando la fuente se desplace hacia el observador, los frentes de onda estarán más cerca uno del otro. En consecuencia, el observador percibe sonidos con una menor longitud de onda. Esta diferencia de longitud de onda puede expresarse como: Por tanto, la longitud de onda percibida será: ser á: Como
podemos deducir que:
Haci Haciend endo o un razo razonam namie ient nto o anál análog ogo o para para el caso caso cont contrar rario io (fuen (fuente te alej alejánd ándos ose), e), podem podemos os conc conclu luir ir que que la frecu frecuen enci cia a perci percibi bida da por por un observador en reposo con una fuente en movimiento será:
Cuando la fuente se acerque al observador se pondrá un (-) en el denominador, y cuando la fuente se aleje se lo reemplazará por un (+). Al term termin inar ar de leer leer lo ante anteri riorm orment ente e expue expuest sto o surge surge la sigu siguie ient nte e pregunta: ¿Qué pasará si la fuente y el observador se mueven al mismo tiempo?. En este caso particular se aplica la siguiente fórmula, que no es más que una combinación de las dos:
Los signos y deben ser respetados respetados de la siguiente siguiente manera. Si en el numerador se suma, en el denominador debe restarse y viceversa.
Ejemplo: Un obse observ rvad ador or se muev mueve e con con una una velo veloci cida dad d de 42 m/s m/s haci hacia a un trompetista en reposo emitiendo la nota La a 440 Hz. ¿Qué frecuencia percibirá el observador? (Dato: ). Resolución: Si el observador se acerca hacia la fuente, esto implica que la velocidad con que percibirá cada frente de onda será mayor, por lo tanto la frecuencia frecuencia aparente será mayor a la real. Para que esto ocurra debemos aplicar el signo (+) en la ecuación.
En este caso particularmente particularmente,, el trompetist trompetista a toca la nota La a 440 Hz, sin embargo el observador percibe una nota que vibra a una frecuencia de 493, 493,88 88 Hz, Hz, que que es la frec frecue uenc ncia ia pert perten enec ecie ient nte e a la nota nota Si. Si. Musicalmente hablando, el observador percibe el sonido un tono más arriba del que se emite realmente. La variable no remite el valor exacto, sino que la aproximación al efecto doppler original, como lo vimos más arriba.
Difracción Patrón de difracción obtenido por una rendija simple. En física, física, la difracción difracción es un fenómeno característico característico de las ondas que consiste en la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. radio. También sucede
cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por culpa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser debe deben n fina finalm lmen ente te dive divergi rgirr en un rayo rayo más más ampl amplio io a una una dist distan anci cia a suficiente del emisor.
Comparación entre los patrones de difracción e interferencia producidos por una doble rendija (arriba) y cinco rendijas (abajo). El fenómeno de la difracción es un fenómeno de tipo interferencial y como tal requiere la superposición de ondas coherentes entre sí. Se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda. En el espectro electromagnético los Rayos X tienen longitudes de onda similares similares a las distancias distancias interatómicas interatómicas en la materia. Es posible por lo tanto utilizar la difracción de rayos X como un método para explorar la naturaleza naturaleza de la estructura cristalina. cristalina. Esta técnica técnica permitió permitió descubrir la estructura de doble hélice del ADN en 1953. 1953. La difracción producida por una estructura cristalina verifica la ley de Bragg. Bragg. Debido a la dualidad onda-corpúsculo característica de la mecánica cuántica es posible observar la difracción de partículas como neutrones o electrones. electrones. En los inicios de la mecánica cuántica este fue uno de los argumentos más claros a favor de la descripción ondulatoria que realiza la mecánica cuántica de las partículas subatómicas.
Límite de resolución por difracción
Disco de Airy ideal producido por la difracción de una fuente de luz puntual a través de un sistema óptico de abertura circular. La difracción es un factor limitante en la calidad de las imágenes producidas por ocultamiento óptico. La difracción producida por una abertura circular produce un patrón de interferencia característico de modo que la imagen obtenida de una fuente de luz puntual forma una mancha difusa con un patrón de líneas concentradas en una sola. Una fuente puntual produce un disco luminoso denominado disco de Airy y su diámetro constituye el límite de resolución por difracción de un inst nstrum rument ento ópt óptico. ico. El disc disco o de Airy Airy est está rode rodead ado o de círc círcul ulos os concéntricos de luz y oscuridad similares a las franjas de interferencia producidas por rendijas alargadas. De este modo la imagen de una estrella estrella lejana observada por un telescopio telescopio es una mancha borrosa del tamaño del disco de Airy. Airy. El tamaño del disco de Airy se calcula a través de la siguiente expresión: donde d es el diámetro del disco, λ es la longitud de onda, onda, f la distancia focal y a el diámetro de apertura del sistema óptico. El efec efecto to foto fotoel eléc éctr tric ico o no perm permitite e que que la difr difrac acci ción ón se prod produz uzca ca correctamente.
Interferencia En las telecomunicaciones y áreas afines, la interferencia es cualquier proceso que altera, modifica o destruye una señal durante su trayecto en el canal existente entre el emisor y emisor y el receptor .
Superposición de ondas En la mecánica ondulatoria la interferencia es lo que resulta de la superposición de dos o más ondas, resultando en la creación de un nuev nuevo o patr patrón ón de onda ondas. s. Aunq Aunque ue la acep acepci ción ón más más usua usuall para para interferencia se refiere a la superposición de dos o más ondas de frecuencia idéntica o similar. El principio de superposición de ondas establece que la magnitud del desplazamiento ondulatorio en cualquier punto del medio es igual a la suma de los desplazamientos en ese mismo punto de todas las ondas presentes. Esto es consecuencia de que la Ecuación de onda es lineal, y por tanto si existen dos o más soluciones, cualquier combinación lineal de ellas será también solución.
Si la cresta de una onda se produce en el punto de interés mientras la cresta de otra onda también arriba a ese punto (es decir, si ambas ondas están en fase), fase), ambas ondas se interferirán constructivamente, resultando en una onda de mayor amplitud.
Si
por el
cont contra rario rio,, las las onda ondass está están n desfasadas (es deci decirr, los los máxi máximo moss no coinciden en el tiempo), ambas ondas se interferirán destructivamente, resultando en una onda de menor intensidad que cualquiera de las componentes esto no es cierto, en todo caso de la suma de ambas.
En el caso más extremo, dos ondas de igual frecuencia y amplitud en contrafase (des (desfa fasa sada dass 180º 180º), ), que que se int interf erfiere ieren, n, se anul anulan an.. (Interferencia Destructiva).
Reflexión El término reflexión puede tener distintos significados: •
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En Óptica se refiere al fenómeno por el cual un rayo de luz que incide sobre una superficie superficie es reflejado. reflejado. El ángulo con la normal a esa superficie que forman los rayos incidente y reflejado son igua iguale les. s. Se prod produc uce e tamb tambié ién n un fenó fenóme meno no de absorción diferencial en la superficie, por el cual la energía y espectro del rayo rayo refle refleja jado do no coin coinci cide den n con la del del inci incide dent nte. e. Para Para una una explicación más detallada En mecánica ondulatoria y acústica hay un fenómeno fenómeno idéntico al de la reflexión óptica. En este caso, lo que se absorbe o refleja, ya no es luz, luz, sino ondas. ondas.
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En Geometría es el proceso de trasladar o copiar todos los puntos de una figura a otra posición equidistante de una recta denominada eje de simetría. simetría . El resultado final es una imagen especular de especular de la original. En Filosofía se refiere al proceso de meditar. meditar. En Informática es una característica de algunos lenguajes de programación como Java que permite obtener información de los componentes de un programa durante su ejecución.
Refracción
Refracción de la luz en diversos contenedores. La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices índices de refracción refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate. Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son son prod produc ucid idos os por por un caso caso extr extrem emo o de refr refrac acci ción ón,, denominado reflexión total. total.
Refrac racción luz.
de
la
Se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación propagación a otro con una densidad densidad óptica óptica diferente diferente,, sufrie sufriendo ndo un cambio cambio de rapide rapidezz y un cambio de dirección si no incide perpendicularmente en la superficie. Esta desviación en la dirección de propagación se explica por medio de la ley ley de Snel Snelll. Esta Esta ley ley, así así como como la refr refrac acci ción ón en medi medios os no homogéneos, son consecuencia del principio de Fermat, Fermat, que indica que la luz se propaga entre dos puntos siguiendo la trayectoria de recorrido óptico de menor tiempo. Por otro lado, la velocidad de la penetración de la luz en un medio distinto del vacío está en relación con la longitud de la onda y, cuando un haz de luz blanca pasa de un medio a otro, cada color sufre una ligera desviación. Este fenómeno es conocido como dispersión de la luz. luz. Por ejemplo, al llegar a un medio más denso, las ondas más cortas pierden velocidad sobre las largas (Ej.: cuando la luz blanca atraviesa un prisma). Las longitudes de onda corta son hasta 4 veces más dispersadas que las largas lo cual explica que el cielo se vea azulado, ya que para esa gama de colores colores el índice de refracción es mayor y se dispersa más. Refracción: cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Refracción de la luz: se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente, ejemplo: un vidrio, refracción del sonido: es la desviación que sufren las ondas cuando el sonido pasa de un medio material a otro.
Refracción de ondas de radio El fenómeno de la refracción es un fenómeno que se observa en todo tipo de ondas. En el caso de las ondas de radio, la refracción es especialmente importante en la ionosfera, ionosfera, en la que se producen una serie continua continua de refracciones refracciones que permiten a las ondas de radio viajar viajar de un punto del planeta a otro.
Refracción de ondas sísmicas Otro ejemplo de refracción no ligado a ondas electromagnéticas es el de las ondas sísmicas. sísmicas. La velocidad de propagación de las ondas sísmicas depende de la densidad del medio de propagación y, por lo tanto, de la profundidad y de la composición de la región atravesada por las ondas. Se producen fenómenos de refracción en los siguientes casos: Refr Refrac acci ción ón entr entre e la tran transi sici ción ón entr entre e dos dos capa capass geol geológ ógic icas as,, especialmente entre el manto y el núcleo. núcleo. •
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En el manto, por pequeñas desviaciones de la densidad entre capas ascendentes menos densas y descendentes, más densas.
Ley de refracción (Ley de Snell) La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es igual a la razón entre la velocidad de la onda en el primer medio y la velocidad de la onda en el segundo medio, o bien puede entenderse entenderse como el producto del índice índice de refracción refracción del primer medio por el seno del ángulo de incidencia es igual al producto del índice de refracción del segundo medio por el seno del ángulo de refracción. , donde: n1 = índice de refracción del primer medio θ1= Ángulo de Incidencia n2 = índice de refracción del segundo medio θ2 = Ángulo de Refracción
Onda de choque En la mecánica de fluidos, fluidos, una parte de la mecánica, mecánica, una una onda onda de choque es una onda de presión fuerte que a través de explosiones u otros fenómenos produce diferencias de presión extremas. La onda de presión camina como onda de frente por el medio.
Aparición y propiedades fundamentales de ondas de choque. cho que. En medios compresibles (gases), se extienden perturbaciones, como por por ejem ejempl plo o vari variaci acion ones es de pres presió ión n en cuerp cuerpos os sólid sólidos os movi movido dos, s, a través del medio, como ondas de presión. Estas ondas se mueven por el medio a la velocidad del sonido. sonido. Si la perturbación en comparación a la velocidad del sonido se mueve lentamente, la onda de presión le
perm permitite e que se dist distri ribuy buya a nuev nuevam amen ente te al medi medio o para para que pued pueda a compensar la perturbación y así se comporta igual que un medio incompresible. Pero si la perturbación se mueve más rápida que la causada por las ondas de presión, la materia del medio en las cercanías del origen de la perturbación no puede reaccionar lo suficientemente rápido para evadir a la pertu perturb rbac ació ión. n. Los Los tama tamaños ños de condi condici cione oness (densidad, densidad, presión, presión, temperatura, temperatura, velocidad etc.) c.) por eso nada ada más cambia bian casi momentáneamente para adaptarse a la perturbación. Así se producen ondas de perturbación delgadas con presión que aumenta, llamadas ondas de choque, que causan un acaloramiento brusco del material. Al último las ondas de choque decrecen a ondas de presión normales cuando su energía es absorbida por el medio. Fenómenos similares no se conocen solamente en la mecánica de fluidos. Por ejemplo: partículas, que en determinados medios como en el agua son acelerados por la velocidad de la luz (velocidad de fase) fase) que ahí vale (en el agua solamente tiene 230.000 Km. /s), producen efectos efectos choques. Eso es conocido como Radiación Radiación de Cherenkov Cherenkov.. Hay dos tipos fundamentales de ondas de choque que en la física son equivalentes y solamente se distinguen en la elección del sistema de referencia: referencia: Ondass prog progre resi siva vass en medi medio o para parado do:: son son prod produc ucid idas as por por 1. Onda pert perturb urbac acio iones nes súbi súbita tass en un medi medio, o, como como a travé travéss de una una explosión o un proyectil. proyectil. Se mueven a velocidad supersónica. supersónica.
2. Ondas paradas en medio fluido: son producidas por materia continuamente expulsada de un origen como por ejemplo el viento del sol o los gases tractivos del propulsor de cohetes. Esas ondas pueden alcanzar un estado de equilibrio en el cual limitan la expulsión del viento.
Ejemplos Ondas de choque progresivas •
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Explosiones, como por ejemplo de bombas que con sus ondas pued pueden en move moverr obje objeto toss y dest destru ruir irlo los. s. Para Para esas esas onda ondass de detonación existen existen modelos modelos matemáticos matemáticos empíricos y teoréticos teoréticos exactos. Los aviones supersónicos provocan ondas de choque al volar por encima de régimen transónico (M > 0,8) pues aparecen zonas donde el aire supera la velocidad del sonido localmente, por
ejemplo sobre el perfil del ala, aunque el propio avión no viaje a M > 1. •
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Meteoritos que que ent entran ran en la atmósfera produ produce cen n onda ondass de choque. El aumento de temperatura producido por la onda de choque es la responsable de que se vean los meteoros. meteoros. En los alrededores del canal del relámpago hay un aire muy cali calien ente te que, que, con con onda ondass de choq choque ue,, prod produc uce e el trueno en tormentas. tormentas. Es decir que es como una explosión a lo largo del canal del relámpago. Debido a las fluctuaciones irregulares que influyen el camino de las ondas, no solo se oye un golpe sino una serie de más o menos golpes fuertes en una distancia lejana. En el medio interestela interestelar r las las onda ondass de choq choque ue pued pueden en ser ser provocadas por Supernovas por Supernovas o por nubes de gas y de polvo al ser atravesadas atravesadas por cuerpos en movimiento (Bow (Bow Shock, en inglés). inglés) . Se pueden observar gracias a los Rayos X. X.
Ondas de choque estáticas •
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Los límites de la Magnetosfera de la Tierra Tierra son señalados señalados como ondas de choque. En esa frontera las partículas del viento solar son frenadas abruptamente. Como la velocidad media de esas partículas es relativamente más grande que la velocidad del sonido en este medio se producen ondas de choque. En ~ 50-100 UA el viento solar se frena a través del medio interestelar. En el límite de la helio pausa puede aparecer una onda de choque. En los propulsores de los cohetes pueden aparecer ondas de choque si han sido mal diseñados. Esas ondas pueden causar la destrucción del cohete, por lo que deben ser amortiguadas.
Uso en la medicina En medicina se usan ondas de choque para destrozar cálculos renales. renales. La terapia extracorporal con ondas de choque también se usa cuando hay hay que que cura curarr frac fractturas uras que que no sana sanan n de otra otra mane manera ra y en la fisioterapia. fisioterapia.
ONDAS SÍSMICAS ondas as sísmic sísmicas as (u onda Las ond ondass elás elástitica cas) s) son son la prop propag agac ació ión n de pert perturb urbac acio ione ness temp tempora orale less del del camp campo o de esfuerzos que que gener generan an pequeños movimientos en un medio. Las ondas sísmicas pueden ser generadas por movimientos telúricos naturales, los más grandes de los cual cuales es pued pueden en causa causarr daño dañoss en zona zonass donde donde hay asen asenta tami mien ento toss urbanos. Existe toda una rama de la sismología que se encarga del estudio estudio de este tipo de fenómenos fenómenos físicos. Las ondas sísmicas sísmicas pueden ser generadas también también artificial artificialmente mente (en general por explosiones). explosiones). La sísmica es la rama de la sismología que estudia estas ondas artificiales para por ejemplo la exploración del petróleo. Las ondas sísmicas también se utilizan en la exploración petrolera y son generadas de diferentes formas: 1. Mini sismos generados generados por dinamita dinamita colocada colocada en un pozo creado creado que pueden variar solo unas decenas de metros de profundidad. 2. Mini sismos sismos generado generadoss con un cable cable explosi explosivo vo llamado llamado geoflex. geoflex. 3. Mini Mini sismos generado generadoss por vehículo vehículoss llamados llamados vibradore vibradores, s, éstos son son vehí vehícu culo loss de vari varias as tone tonela ladas das de peso peso que que tien tienen en una una plataforma de unos 3 por 4 metros de área, y con un sistema electrónico, eléctrico y mecánico-hidráulico se Mont.
Tipos de ondas Ondas internas Las ondas de cuerpo viajan a través del interior de la Tierra. Siguen caminos caminos curvos debido a la variada densidad y composición composición del interior de la Tierra. Este efecto es similar al de refracción de ondas de luz. luz. Las ondas de cuerpo transmiten los temblores preliminares de un terremoto
pero poseen poco poder destructivo. Las ondas de cuerpo son divididas en dos grupos: ondas primarias (P) y secundarias (S).
Ondas P Las ondas P (PRIMARIAS o PRIMAE ) son ondas longitudinales o comp compres resio iona nale les, s, lo cual cual signi signififica ca que que el suelo suelo es alte alterna rnada dame ment nte e comprimido y dilatado en la dirección de la propagación. Estas ondas generalmente viajan a una velocidad 1.73 veces de las ondas S y pueden viajar a través de cualquier tipo de material. Velocidades típicas son 330m/s en el aire, 1450m/s en el agua y cerca de 5000m/s en el granito. Ondas S Las ondas S (SECUNDARIAS o SECUNDAE ) son ondas transversales al desp despla laza zami mien ento to de las las onda ondass comp compre resi siva vas. s. Su velo veloci cida dad d es levemente menor que la velocidad de las ondas primarias. Debido a ello, éstas aparecen en el terreno algo después que las primeras. Estas ondas son las que generan las oscilaciones durante el movimiento propiamente tal. Ondas Superficiales Cuando las ondas de cuerpo llegan a la superficie, se generan las ondas L (SUPERFICIALES o LONGAE ), que se prop propag agan an por por la ), que superficie de discontinuidad de la interfase de la superficie terrestre (tierra-aire y tierra-agua). Son las causantes de los daños producidos por los sismos en las construcciones.
TEMBLOR ¿Que es un Temblor? El origen de la gran mayoría de los temblores se encuentra en una liberación de energía producto de la actividad volcánica o a la tectónica de placas. Los Los temb temblo lore ress tect tectón ónic icos os se suel suelen en prod produc ucir ir en zona zonass dond donde e la conce concent ntrac ració ión n de fuer fuerza zass gene generad radas as por los los lími límite tess de las las plac placas as tectónicas dan lugar a movimientos de reajuste en el interior y en la superficie de la Tierra. Es por esto que los sismos de origen tectónico están íntimamente asociados con la formación de fallas geológicas. Suelen producirse al final de un ciclo denominado ciclo sísmico, que es el periodo de tiempo durante el cual se acumula deformación en el interior de la Tierra que más tarde se liberará repentinamente. Dicha liberación se corresponde con el terremoto, tras el cual, la deformación comienza a acumularse nuevamente. A pesar de que la tectónica de placas y la actividad volcánica son la principal causa por la que se producen los terremotos, existen otros mucho uchoss fact actores ores que que puede ueden n dar dar luga lugarr a tembl emblor ores es de tierr ierra: a: desp despre rend ndim imiient entos de roc rocas en las las lade ladera rass de las las mont ontañas añas,, hundimiento de cavernas, variaciones bruscas en la presión atmosférica por ciclones e incluso actividad humana. Estos mecanismos generan eventos de baja magnitud que generalmente caen en el rango de micro sismos, temblores que solo pueden ser detectados por sismógrafos. El punto interior de la Tierra donde se produce el sismo se denomina foco sísmico o hipocentro, y el punto de la superficie que se halla directamente en la vertical del hipocentro- y que, por tanto, es el primer afectado por la sacudida -recibe el nombre de epicentro. El movimiento sísmico se propaga mediante Ondas elásticas (similares al sonido), a partir del hipocentro. hipocentro. Las ondas sísmicas sísmicas se presentan presentan en tres tipos principales: dos de ellas son ondas de cuerpo que solo viajan por por el inte interi rior or de la Tierr ierra a y el terc tercer er tipo tipo corr corres espo pond nde e a onda ondass
superficiales, y son las responsables de la destrucción de obras y pérdida de vidas humanas.
Clases de temblores •
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direct ctam amen ente te rela relaci cion onad ados os con con las las erupciones Volcánicos: dire volcánicas. volcánicas. Son de poca intensidad y dejan de percibirse a cierta distancia del volcán. Tectónicos: originados por ajustes en la litosfera. El hipocentro suele encontrarse rse locali alizado a 10 ó 25 kilómetros ros de prof profun undi dida dad, d, aunq aunque ue algu alguno noss caso casoss se lleg llegan an a dete detect ctar ar profundidades de hasta 70 kilómetros. Batisismos: su origen no está del todo claro, caracterizándose porq porque ue el hipo hipoce cent ntro ro se encu encuen entr tra a loca localiliza zado do a enor enorme mess profundidades (300 a 700 kilómetros), fuera ya de los límites de la litosfera.
Registro de intensidad de los Sismos Los aparato aparatoss utiliz utilizado adoss para para el regist registro ro gráfico gráfico de los movimie movimiento ntoss sísmicos reciben el nombre de sismógrafos, y la gráfica donde va quedando plasmada la amplitud y duración del paso de las ondas, sismograma. La intensidad se mide por los efectos destructivos que ha tenido el sismo sobre los bienes humanos y para ello se emplean unas escalas cualitativas que expresan en "grados" los anteriores efectos. Las más empleadas son las de Mercalli y Richter: Escala de Richter: una escala logarítmica que se usa para medir la energía liberada por un terremoto. Esca Escala la de Merc Mercal allili:: es una una esca escala la cual cualititat ativ iva a usad usada a para para medi medir r "int "intens ensid idad ad"" o los los efec efecto toss caus causado adoss por por terre terremo moto toss en edif edific icio ios, s, construcciones y personas. Se denominan curvas isosistas a las que unen los puntos donde el terremoto ha tenido igual intensidad y se sitúan rodeando al epicentro. Las curvas homosistas son las que unen los puntos donde el terremoto se ha sentido a la misma hora.
Distribució Distribución n geográfica geográfica No toda todass las las regi region ones es de la Tierr ierra a son son igua igualm lmen ente te prop propen ensa sass a las las sacu sacudi dida dass sísm sísmic icas as.. Estu Estudi dian ando do la distribución del hipocentro de los distintos terremotos que han tenido
lugar a lo largo de la historia, se ha dividido la superficie terrestre en tres zonas distintas: •
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Regiones sísmicas: zonas débiles de la corteza terrestre muy prope propens nsas as a sufr sufrir ir gran grande dess movi movimi mien ento toss sísm sísmic icos. os. Suel Suelen en coincidir con regiones donde se levantan cadenas montañosas de reciente formación. Regi Region ones es peni penisí sísm smic icas as:: onda ondass en las las que que sólo sólo se regis registr tran an terremotos débiles y no con mucha frecuencia. Regiones asísmicas: zonas muy estables de la corteza terrestre en las que raramente se registran terremotos.
TERREMOTO ¿Qué es un terremoto? Un terremoto es el movimiento brusco de la Tierra (con mayúsculas, ya que nos referimos al planeta), causado por la brusca liberación de energía acumulada durante un largo tiempo. La corteza de la Tierra está conformada por una docena de placas de aproximadamente 70 km de grosor, cada una con diferentes características físicas y químicas. Estas placas ("tectónicas") se están acomodando en un proceso que lleva millones de años y han ido dando la forma que hoy conocemos a la superficie de nuestro planeta, originando los continentes y los relieves geográf ráficos en un proce oceso que está stá lejos de completars arse. Habitualmen Habitualmente te estos movimientos movimientos son lentos lentos e imperceptibl imperceptibles, es, pero en algu alguno noss caso casoss esta estass plac placas as choc chocan an entr entre e sí como como giga gigant ntes esco coss témp témpan anos os de tier tierra ra sobr sobre e un océa océano no de magm magma a pres presen ente te en las las profundidades de la Tierra, impidiendo su desplazamiento. Entonces una placa comienza a desplazarse sobre o bajo la otra originando lentos cambios en la topografía. Pero si el desplazamiento es dificultado comienza comienza a acumularse acumularse una energía energía de tensión tensión que en algún momento se liberará y una de las placas se moverá bruscamente contra la otra rompiéndola y liberándose entonces una cantidad variable de energía que origina el Terremoto. Terremoto. Las Las zona zonass en que que las las plac placas as ejer ejerce cen n esta esta fuer fuerza za entr entre e ella ellass se denominan fallas y son, desde luego, los puntos en que con más probabilidad se originen fenómenos sísmicos. Sólo el 10% de los terremotos ocurren alejados de los límites de estas placas. La activ activid idad ad subt subter errán ránea ea orig origin inad ada a por por un volc volcán án en proc proceso eso de erupción puede originar un fenómeno similar.
En general se asocia el término terremoto terr emoto con los movimientos sísmicos de dimen dimensi sión ón cons consid idera erabl ble, e, aunq aunque ue rigu riguros rosame ament nte e su etim etimol ologí ogía a significa "movimiento de la Tierra".
HIPOCENTRO (O FOCO) Es el punto en la profundidad de la Tierra desde donde se libera la energía en un terremoto. Cuando ocurre en la corteza de ella (hasta 70 Km. de profundidad) se denomina superficial. Si ocurre entre los 70 y los 300 Km. se denomina intermedio y si es de mayor profundidad: profundo (recordemos que el centro de la Tierra se ubica a unos 6.370 Km. de profundidad). EPICENTRO Es el punt punto o de la supe superf rfic icie ie de la Tierr ierra a dire direct ctam amen ente te sobr sobre e el hipocentro, desde luego donde la intensidad del terremoto es mayor. HISTORIA El estudio de los terremotos se denomina Sismología y es una ciencia relativamente reciente. Hasta el siglo XVIII los registros objetivos de terremotos son escasos y no había una real comprensión del fenómeno. De las explicaciones relacionadas con castigos divinos o respuestas de la Tierra ierra al mal mal comp compor orta tami mient ento o huma humano no,, se pasó pasó a expl explic icac acio iones nes pseudopseudo-cie cientí ntífic ficas as como que eran eran origin originados ados por libera liberació ción n de aire aire desde cavernas presentes en las profundidades del planeta. El primer terremoto del que se tenga referencia ocurrió en China en el año 1177 AC. Existe un Catálogo Chino de Terremotos que menciona unas docenas más de tales fenómenos en los siglos siguientes. En la Historia de Europa el primer terremoto aparece mencionado en el año 580 A de C, pero el primero claramente claramente descrito data de mediados mediados del siglo XVI. Los Los terr terrem emot otos os más más anti antigu guos os conoc conocid idos os en Améri América ca ocur ocurri riero eron n en México, a fines del siglo XIV y en Perú en 1741, aunque no se tiene una clara descripción de sus efectos. Desde el siglo XVII comienzan a aparecer numerosos relatos sobre terremotos, pero parece ser que la mayoría fueron distorsionados o exagerados. En Nort Nortea eamér méric ica a se repo report rta a una una impor importa tant nte e seri serie e de terre terremo moto toss ocur ocurri rido doss ent entre 181 1811 y 1812 812 cerc cerca a de New New Madri adrid, d, Misso issour uri, i, destacándose destacándose uno de magnitud magnitud estimada alrededor alrededor de los 8 grados. La mañana del 16 de Diciembre de 1811. El 23 de Enero y el 7 de Febrero de 1812 1812 hubo hubo otro otross dos dos terr terrem emot otos os cons consid ider erab able less en la zona zona,, especialmente el último mencionado, cuyas réplicas duraron meses y fue sentido en zonas tan lejanas como Denver y Boston.Por no estar
tan tan pobl poblad adas as ento entonce nces, s, las las ciud ciudad ades es no regi regist strar raron on dema demasi siad adoa oass muertes o daños. No ocurrió lo mismo en 1906 cuando en San Francisco se produjeron más de 700 víctimas víctimas y la ciudad fue arrasada por el sismo y el incendio subsecuente en el mayor terremoto de la historia de EE.UU. 250.000 personas quedaron sin hogar. En Alaska, el 27 de Marzo de 1964 se registró un terremoto de aún mayor energía, pero por ser una zona de poca densidad demográfica, los daños en la población no fueron tan graves, registrándose registrándose sólo 107 personas muertas, lo que no es tanto si se considera que el terremoto fue sentido en un área de 500.000 millas cuadradas y arrancó los árboles de la tierra en algunas zonas.
MEDICION DE TERREMOTOS Se realiza a través de un instrumento llamado sismógrafo, sismógrafo, el que registra en un papel la vibración de la Tierra producida por el sismo (sismograma). Nos informa la magnitud y la duración. Este instrumento registra dos tipos de ondas: las superficiales, que viajan a través de la superficie terrestre y que producen la mayor vibración de ésta (y probablemente el mayor daño) y las centrales o corporales, que viajan a través de la Tierra desde su profundidad. ESCALAS Uno de los mayores problemas para la medición de un terremoto es la dificultad inicial para coordinar los registros obtenidos por sismógrafos ubicados en diferentes puntos ("Red Sísmica"), de modo que no es inusual que las informaciones preliminares sean discordantes ya que fueron basadas en informes que registraron diferentes amplitudes de onda. Determinar el área total abarcada por el sismo puede tardar varias horas o días de análisis análisis del movimiento movimiento mayor y de sus réplicas. réplicas. La prontitud del diagnóstico es de importancia capital para echar a andar los mecanismos de ayuda en tales emergencias. A cada cada terrem terremoto oto se le asigna asigna un valor de magnit magnitud ud único, único, pero la eval evalua uaci ción ón se real realiz iza, a, cuan cuando do no hay hay un núme número ro sufi sufici cien ente te de esta estaci cion ones es,, princi principal palme ment nte e basa basada da en regi regist stros ros que que no fuer fueron on realizados forzosamente en el epicentro sino en puntos cercanos. De allí que se asigne distinto valor a cada localidad o ciudad e interpolando las cifras se consigue ubicar el epicentro. Una vez coordinados los datos de las distintas estaciones, lo habitual es que no haya una diferencia asignada mayor a 0.2 grados para un mismo punto. Esto puede ser más difícil de efectuar si ocurren varios terremotos cercanos en tiempo o área.
Aunque cada terremoto tiene una magnitud única, su efecto variará gran grande deme ment nte e segú según n la dist distan anci cia, a, la cond condic ició ión n del del terr terren eno, o, los los estándares de construcción y otros factores. Resulta más útil entonces catalogar cada terremoto según su energía intrínseca. intrínseca. Esta Esta clasi clasififica caci ción ón debe debe ser ser un núme número ro únic único o para para cada cada evento, y este número no debe verse afectado por las consecuencias causadas, que varían mucho de un lugar a otro según mencionamos en el primer párrafo.
MAGNITUD DE ESCALA RICHTER Representa la energía sísmica liberada en cada terremoto y se basa en el registro sismográfico. Es una escala que crece en forma potencial o semi semilo logar garít ítmi mica ca,, de mane manera ra que cada cada punt punto o de aume aument nto o puede sign signifific icar ar un aume aument nto o de ener energí gía a diez diez o más más vece vecess mayo mayorr. Una Una magnitud 4 no es el doble de 2, sino que 100 veces mayor. Magnitud en escala Richter. Efectos Efectos del terremoto terremoto Menos de 3.5 Generalmente Generalmente no se siente, siente, pero es registrado. 3.5 - 5.4
A menudo se siente, pero sólo causa daños menores.
5.5 - 6.0
Ocasiona daños ligeros a edificios.
6.1 - 6.9
Puede ocasionar daños severos en áreas muy pobladas.
7.0 - 7.9
Terremoto mayor. Causa graves daños.
8 o mayor mayor cercanas.
Gran Gran terre terremo moto to.. Destru Destrucci cción ón total total a comun comunid idade adess
(NOTA: Esta escala es "abierta", de modo que no hay un límite máximo teórico) El gran mérito del Dr. Charles F. Richter (del California Institute for Technology, 1935) consiste en asociar la magnitud del Terremoto con la "amplitud" de la onda sísmica, lo que redunda en propagación del movimiento en un área determinada. El análisis de esta onda (llamada "S") en un tiempo de 20 segundos en un registro sismográfico, sirvió como referencia de "calibración" de la escala. Teóricamente en esta
esca escala la pued pueden en dars darse e sism sismos os de inten ntensi sida dad d nega negati tiva va,, lo que que corresponderá a leves movimientos de baja liberación de energía.
INTENSIDAD O ESCALA DE MERCALLI (Modificada en 1931 por Harry Harr y O. Wood y Frank Neuman) Se expresa en números romanos. Esta escala es proporcional, de modo que una Intensidad IV es el doble de II, por ejemplo. Es una escala subjet subjetiva, iva, para para cuya cuya medici medición ón se recurre recurre a encuest encuestas, as, referen referencia ciass periodísticas, etc. Permite el estudio de los terremotos históricos, así como los daños de los mismos. Cada localización tendrá una Intensidad distinta para un determinado terremoto, mientras que la Magnitud era única para dicho sismo. I. Sacu Sacudi dida da sent sentiida por por muy muy poca pocass pers person onas as en cond condic icio ione ness especialmente favorables. II. Sacudida sentida sólo por pocas personas en reposo, especialmente en los pisos altos de los edificios. Los objetos suspendidos pueden oscilar. III. Sacudida sentida claramente en los interiores, especialmente en los pisos altos de los edificios, muchas personas no lo asocian con un temb temblo lorr. Los Los vehíc vehícul ulos os de moto motorr esta estaci cion onado adoss pued pueden en mover moverse se ligeramente. Vibración como la originada por el paso de un vehículo pesado. Duración estimable. IV. IV. Sacud Sacudid ida a sent sentid ida a dura durant nte e el día día por por mucha muchass perso persona nass en los los interiores, interiores, por pocas en el exterior. exterior. Por la noche algunas algunas despiertan. despiertan. Vibración Vibración de vajillas, vajillas, vidrios vidrios de ventanas y puertas; los muros crujen. Sensación como de un vehículo pesado chocando contra un edificio, los vehículos de motor estacionados se balancean claramente. Sacudid ida a sent sentid ida a casi casi por por todo todo el mund mundo; o; much muchos os desp despie iert rtan an.. V. Sacud Algunas piezas de vajilla, vidrios de ventanas, etcétera, se rompen; pocos casos de agrietamiento de aplanados; caen objetos inestables . Se observan observan perturba perturbacion ciones es en los árboles, árboles, postes postes y otros otros objeto objetoss altos. Se detienen de relojes de péndulo. VI. Sacudida sentida por todo mundo; muchas personas atemorizadas huyen hacia afuera. Algunos Algunos muebles pesados cambian cambian de sitio; pocos ejemplos de caída de aplacados o daño en chimeneas. Daños ligeros. VII. Adve Advert rtid ido o por por todos odos.. La gent gente e huye huye al ext exteri erior. or. Daño Dañoss sin sin importancia importancia en edificios edificios de buen diseño y construcción. construcción. Daños ligeros ligeros en estructuras ordinarias bien construidas; daños considerables en las débiles o mal proyectadas; rotura de algunas chimeneas. Estimado por las personas conduciendo vehículos en movimiento. VIII. Daños ligeros en estructuras de diseño especialmente bueno; considerable en edificios ordinarios con derrumbe parcial; grande en estructuras débilmente construidas. Los muros salen de sus armaduras. Caíd Caída a de chim chimen enea eas, s, pila pilass de prod produc ucto toss en los los alma almace cene ness de las las
fábricas, columnas, monumentos y muros. Los muebles pesados se vuelcan. Arena y lodo proyectados en pequeñas cantidades. Cambio en el nivel del agua de los pozos. Pérdida de control en la personas que guían vehículos motorizados. IX. Daño Daño cons consid ider erab able le en las las estr estruc uctu tura rass de dise diseño ño buen bueno; o; las las armaduras de las estructuras bien planeadas se desploman; grandes daños en los edificios sólidos, con derrumbe parcial. Los edificios salen de sus cimientos. El terreno se agrieta notablemente. Las tuberías subterráneas se rompen. X. Destrucción de algunas estructuras de madera bien construidas; la mayo mayorr part parte e de las las estr estruc uctu tura rass de mamp mampos oste terí ría a y arma armadu dura rass se destruyen con todo y cimientos; agrietamiento considerable del terreno. Las vías del ferrocarril se tuercen. Considerables deslizamientos en las márgenes de los ríos y pendientes fuertes. Invasión del agua de los ríos sobre sus márgenes. XI. Casi ninguna estructura de mampostería queda en pie. Puentes destruidos. Anchas grietas en el terreno. Las tuberías subterráneas quedan fuera de servicio. servicio. Hundimientos Hundimientos y derrumbes derrumbes en terreno terreno suave. Gran torsión de vías férreas.
XII. Destrucción total. Ondas visibles sobre el terreno. Perturbaciones de las costas de nivel (ríos, lagos y mares). Objetos lanzados en el aire hacia arriba. Hoy en día se suele emplear la escala MSK MSK,, basada en la anterior, con algunos matices
ENERGÍA Una buena manera de imaginarse imaginarse la energía disipada por un terremoto segú según n la esca escala la de Ritc Ritche herr es comp compar arar arlo lo con con la ener energí gía a de la deto detona naci ción ón de TNT TNT. Nota Notarr que que por por cada cada grad grado o que que aume aument nta a la magnitud, la energía aumenta hasta 30 veces .
Magnitud Ritcher
Equivalencia en TNT
-1.5
1 gr.
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0
6 onz 2 libras 13 libras 63 libras 397 libras 1000 libras 6 tn 32 tn 199 tn 500 tn 1270 tn 31550 tn 199000 tn 1 Megatón 3.27 Megatones 31.55 Megatones 200 Megatones
10.0
6300 Megatones
12.0
1 Gigatón
TSUNAMI ¿Qué es un tsunami?
Ejemplo Romper una piedra barreno pequeño
Mina Tornado Terremotos
Falla de San Andrés Romp Romper er la tierr tierra a en 2 o Energía solar solar diaria diariament mente e recibida
Las olas de un tsunami se forman en un océano u otros cuerpos de agua agua a caus causa a de terr terrem emot otos os,, desl desliz izam amie ient ntos os de tier tierra ra,, erup erupci ción ón volcánica volcánica o impacto impacto de meteoritos. meteoritos. Cuando un tsunami choca contra la costa, éste puede causar grandes daños. Algunas personas llaman a los tsunam tsunamis, is, "olas "olas de mareas mareas", ", pero estas estas olas olas monstr monstruosa uosamen mente te gigan gigante tess real realme ment nte e tien tienen en muy poco poco que que ver ver con con las las marea mareas, s, de manera que el término de "olas de marea" no es correcto. Las olas de un Tsunami Tsunami son diferentes a las que vemos v emos en las orillas del mar o en los lagos. Este tipo de olas las crean los vientos que hay mar adentro, y son bastante pequeñas en comparación con las olas de un tsunami. tsunami. Las olas de un tsunami son gigantescas y se mueven muy de prisa, y miden tan sólo un metro de altura cuando están mar adentro. A medida medida que un tsunami viaja hacia las aguas menos profundas de la costa, el tsunami desacelera y aumenta su altura. Cuando finalmente llega a la costa, un tsunami puede llegar a medir 30 metros de altura y avanzar más rápidamente de lo que puede correr una persona. Minutos antes de que choque un tsunami el agua de la orilla se retira y se puede ver el fondo del mar. Un tsun tsunam amii pued puede e caus causar ar eros erosió ión n en la cost costa a y pued puede e causa ausar r inundaciones tierra adentro. El agua se mueve con tal fuerza que es capaz de destruir casas y otras edificaciones.
¿Cómo se forman f orman los Tsunamis? Un tsunami son una serie de grandes olas que se forman en el océano, o en cualquier otro cuerpo de agua, a causa de perturbaciones. Estas
alteraciones pueden crearse a causa de terremotos, deslizamientos de tierra, volcanes o meteoritos. La fotografía a la izquierda muestra cómo un terremoto puede hacer que se forme un tsunami en la superficie del agua.
Terremotos en el fondo del mar Los terremotos suceden cuando las placas tectónicas de la Tierra chocan una contra la otra. Si hay un terremoto en el fondo del mar, el agua también se mueve. Las olas de un tsunami se crean cuando el agua trata de volver a encontrar una posición estable. Deslizamientos de tierra submarinos Grandes terremotos provocan deslizamientos de tierra. Estos deslizamientos de tierra también pueden crear olas tsunamis, ya que la tierra en movimiento hace que el agua se mueva. Volcanes submarinos ¿Sabías que hay volcanes submarinos? submarinos ? Algunas veces estos volcanes tienen fuertes erupciones que pueden elevar al agua de la superficie y dar origen a un tsunami. Impacto de asteroides Los asteroides que caen pueden perturbar al agua desde la superficie, igual que lo hace una piedra cuando la tiras sobre el agua de un lago (sólo que la piedra es más grande).
TIPOS DE VOLCANES
La lava no sale siempre al exterior de la misma forma. A veces veces lo hace de forma violenta, con grandes explosiones y enormes masas de gases, humo, cenizas y rocas incandescentes que se pueden proyectar a varios kilómetros de altura. Otras veces se derrama con suavidad, como cuando hierve la leche en el cazo y no apagamos el fuego a tiempo.
TIPO ISLÁNDICO Son Son los los únic únicos os volcan volcanes es orig origin inad ados os por erup erupci cione oness fisu fisural rales es y se caracterizan por su relieve plano, resultado del depósito de lavas muy fluidas en capas horizontales sucesivas. En Islandia se encuentran la mayor parte de ellos. TIPO HAWAINO (VOLCAN ESCUDO) En este tipo de volcán también domina la horizontalidad, tienen su origen en erupciones centrales. Son volcanes de baja altura y gran diámetro en su base, formados por lavas muy líquidas que forman lagos en el cráter y coladas de gran longitud, y que expulsan gases de manera suave y constante. Los ejemplos más característicos, como el Kilauea, se hallan, lógicamente, en la isla de Hawai. TIPO ESTROMBOLIANO (ESTRA (ESTR ATOVOLCÁN) Son volcanes más elevados y estrechos que los anteriores, y se forman por erupciones en las que se expulsa lava de menor fluidez. Un ejemplo de este tipo de volcanes es el Stromboli, en Sicilia, Italia. TIPO VULCANIANO Estos volcanes son resultado de erupciones violentas en las que se expul expulsa sa lava lava de rápi rápida da soli solidi dififica caci ción ón y se regi regist stra ran n explo explosi sion ones es esporádicas con emisión de gases, al tiempo que se forman grandes nubes piro clásticas. Dos claros ejemplos de este tipo son el Vulcano (Islas Lípari) y el Etna (Sicilia).
TIPO VESUBIANO Son volcanes que se forman por erupciones parecidas a las del tipo ante anteri rior or,, aunq aunque ue de mayor mayor viol violenc encia ia,, en ella ellass son son arras arrastr trado adoss los los
materiales que taponaban la chimenea e impedían la salida al exterior de los gases, a la que sigue la emisión de magma incandescente. En ocasiones la erupción finaliza con la expulsión de grandes volúmenes de gases y vapores. El volcán que le da nombre a este grupo es el Vesubio (Nápoles).
TIPO PELEANO Este volcán tiene su origen en erupciones en las que se expulsa lava muy viscosa, que se solidifica en la parte alta de la chimenea e impide la salida de los gases, lo cual le obliga a abrir grietas laterales por las que que sale sale lava lava inca incand ndes esce cent nte, e, que que se desl desliz iza a por por las las lade ladera rass en constante explosión y forma las llamadas "nubes ardientes". El volcán más característico es el Mont-Pelée (Islas Martínicas). TIPO HIDROMAGMÁTICO Se trata de erupciones en las que el agua se introduce por alguna fisura en el interior de la tierra y entra en contacto con el magma, lo que provoca su vaporización. Se genera una gran masa de vapor de agua que explosiona muy violentamente. El Perbuatan en la Isla de Krakatoa es un volcán hidromagmático.
CONCLUSIONES
Una onda es una perturbación que se propaga.
Las Ondas se clasifican en 4 grupos.
La onda se divide en 4 partes.
Las ondas sísmicas se dividen en 4 tipos.
Temblor es un movimiento de la tierra.
En una onda la energía se transmite de unas partículas a otras.
Los sismos pueden ocasionar daños irreparables en la tierra.
Los volcanes se dividen en 7 tipos.
BIBLIOGRAFIA
www.cnice.es
www.wikipedia.org
www.geocities.com
www.google.com.co
Tomo I Física para ciencias e ingenierías
www.yahoo.es
GLOSARIO
PERTURBACIÓN: Desviación que se produce en la dirección de la aguja magnética por la acción combinada del hierro del buque. OSCILACION: Cada uno de los vaivenes de un movimiento oscilatorio. SISMOLOGÍA: Ciencia que estudia los terremotos. EMBOLO: Pieza que se mueve alternativamente en el interior de un cuerpo de bomba o del cilindro de una máquina para enrarecer o comprimir un fluido o recibir de él movimiento.
