Ondas (Universo Mecánico 18)

Summary

El script explora el concepto de las ondas mecánicas, destacando cómo las perturbaciones se propagan a través de distintos medios como el aire o el agua. Se menciona que las ondas son fenómenos naturales comunes en la física y que pueden ser generadas por la naturaleza o por humanos, como en el caso de una ola humana. La historia detalla el intento de Isaac Newton de medir la velocidad del sonido usando un péndulo y un pasillo de eco en Trinity College. Aunque su medición no fue precisa, su enfoque intelectual fue admirable y su teoría sobre la velocidad del sonido estuvo cercana a la correcta, a pesar de su error en un 20%. La discusión también abarca cómo las ondas se propagan a través de la superficie del agua y el interior de sólidos, y cómo la velocidad de las ondas depende de la fuerza que las impulsa, como la gravedad en el caso de las olas o la presión en el de las ondas sonoras. Finalmente, se destaca la importancia de la ciencia y la razón en el avance del conocimiento y la superación de lo mágico y lo oculto.

Takeaways

• 🎶 Las oscilaciones se propagan a través de un medio como el aire o el agua sin transportar materia, y se llaman ondas mecánicas.
• 🔍 Experimentos de la historia han demostrado la pericia e ingenuidad de los físicos, como el intento de detectar ondas de gravedad.
• 🌟 La velocidad del sonido no es infinita y se puede medir, como lo intentó Isaac Newton usando un péndulo y un pasillo de eco en Trinity College.
• 📐 El sonido es una onda que se propaga a una velocidad definida, y su comprensión comienza con la observación de osciladores armónicos acoplados.
• 🌊 Las ondas pueden ser generadas por la naturaleza o por el ser humano, como en el caso de Gertrude Eder, quien generó una onda humana al cruzar el Canal de la Mancha.
• 💥 La primera bomba de hidrógeno en 1952 generó una onda de choque nuclear que fue sentido por todos, demostrando el poder de las ondas generadas por eventos extremos.
• 🌌 Desde el Big Bang hasta los efectos en la atmósfera polar, las perturbaciones en un lugar causan reacciones en otro, uniendo fenómenos a través de complejas cadenas de eventos.
• 🔄 Cuando se perturba un sistema mecánico estable, la respuesta natural es el movimiento armónico simple, que es esencial para entender las ondas mecánicas.
• 🌐 Las ondas mecánicas, como las ondas de sonido y de agua, se propagan a través de la interacción entre partículas de materia, y su velocidad depende del medio y de las fuerzas que las unen.
• 🌊 Las olas en el mar se ven afectadas por la gravedad y la profundidad del agua, lo que determina su velocidad y forma, y se rompen al acercarse a la orilla debido a la interacción con el lecho del mar.
• 🎵 Las ondas sonoras son generadas por vibraciones que comprimen y expanden la densidad del aire, y su velocidad depende de la presión y la densidad del aire.

Q & A

¿Cómo se propagan las oscilaciones mecánicas?

Las oscilaciones mecánicas se propagan a través de un medio como el aire o el agua sin transportar materia. Estas perturbaciones son conocidas como ondas.

¿Qué es un experimento de sonido que solo es posible en un estado determinado del conocimiento?

Un ejemplo de nuestro tiempo sería el intento de detectar las ondas de gravedad que provienen de estrellas lejanas.

¿Cómo intentó Isaac Newton medir la velocidad del sonido?

Newton utilizó un pasillo largo en Trinity College donde se producía eco, y un péndulo simple para medir el tiempo que tardaba el sonido en ir y volver por el pasillo.

¿Cómo se relaciona la velocidad de un sonido con la presión y la densidad del aire?

La velocidad del sonido depende de la presión y la densidad del aire. En el aire, es aproximadamente igual a la raíz cuadrada de la presión dividida por la densidad del aire.

¿Por qué la velocidad de las olas en el mar difiere según la profundidad del agua?

La gravedad determina la velocidad a la que viaja una ola y también la longitud de onda. En aguas profundas, las olas largas se mueven rápidamente, mientras que en aguas poco profundas, la velocidad de la ola es aproximadamente igual a la raíz cuadrada de la aceleración de la gravedad multiplicada por la profundidad del agua.

¿Cómo se forman las ondas humanas en una multitud?

Las ondas humanas se forman cuando una persona inicia un movimiento que se transmite a la siguiente, dejando un vacío parcial en su estela, similar a los movimientos moleculares de una onda de sonido en un gas.

¿Por qué las ondas sonoras son generadas por el aire que vibra debido a una fuente de luz?

Las ondas sonoras son generadas por cualquier objeto que haga vibrar el aire a su alrededor. La vibración comprime y expande la densidad del aire con cada vibración, lo que resulta en una onda sonora que lleva la misma frecuencia que su fuente.

¿Cómo se definen las ondas longitudinales y transversales?

Las ondas longitudinales son aquellas en las que las masas y los muelles oscilan a lo largo de la dirección que los conecta. Las ondas transversales son aquellas en las que las partículas oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.

¿Qué fenómeno ocurre cuando una ola se acerca a la orilla del mar?

Cuando una ola se acerca a la orilla, su velocidad disminuye debido al contacto progresivo con el lecho del mar. Esto altera la forma senoidal de la ola, y si la profundidad del agua es suficientemente浅, la ola puede romper.

¿Por qué Newton consideró necesario ajustar su teoría de la velocidad del sonido después de su cálculo inicial?

Newton ajustó su teoría para que coincidiera con los valores experimentales más precisos de la época, que fueron determinados por William Derham. Aunque su ajuste se convirtió en un 'apañamiento', refleja su esfuerzo por hacer que la ciencia y la razón triunfen sobre lo mágico y lo oculto.

¿Cuál es la verdadera razón de la discrepancia entre el cálculo de Newton y la velocidad medida del sonido?

La verdadera razón es que el aire se calienta cuando se le comprime, lo que causa una recuperación ligeramente más rápida que la esperada, un efecto sutil que no sería descubierto hasta un siglo después de la muerte de Newton.