Las ondas elásticas requieren un medio material como soporte a su transmisión. Tal
sucede con las ondas sonoras, ondas en cuerdas, membranas, etc. En cambio, las
ondas electromagnéticas no requieren necesariamente un medio material para su
propagación.
Con la excepción de las ondas superficiales en un líquido, la perturbación (sea ésta
una deformación, una presión o el desplazamiento de un volumen) se propaga con
una velocidad que depende de las propiedades elásticas del medio. Estas ondas
elásticas son también llamadas sonido. En el lenguaje vulgar el sonido está
relacionado con la sensación
auditiva, i.e., vibraciones en la membrana auditiva
provocadas por una onda elástica que se propaga a través de un gas, un líquido o un
sólido. Sin embargo nuestro sistema nervioso sólo es sensible a frecuencias
comprendidas entre 16 Hz y 20 kHz. Fuera de estos límites el sonido no es audible
para los humanos, aunque a las ondas elásticas correspondientes se les sigue
llamando sonido. La física de las ondas elásticas de frecuencia por encima de los 20
kHz se denomina ultrasónica. La ciencia que trata de los métodos de generación,
propagación y recepción del sonido se llama acústica.
En ambos tipos de ondas –elásticas y electromagnéticas- son las Ecuaciones de
Maxwell las que explican la transmisión a distancia de energía y cantidad de
movimiento.
Tanto las ondas elásticas como las electromagnéticas satisfacen la “Ecuación de
ondas” y su estudio formal es idéntico, aunque hay muchas diferencias en cuanto a
velocidad de propagación, fenómenos de dispersión, etc.
Frecuentemente, la perturbación que se propaga dando lugar al movimiento
ondulatorio, se mide o por desplazamientos de las partículas de un medio elástico o
por variaciones de una magnitud vectorial, como sucede en el caso de ondas EM.
En cualquiera de los casos puede suceder que los
desplazamientos de las partículas
en torno a su posición de equilibrio, o las variaciones de la magnitud vectorial, tengan
la misma dirección que la propagación, o dirección normal a la de propagación.
Respectivamente, se habla de ondas “longitudinales” y “transversales”.
Las ondas sonoras, por ejemplo, son longitudinales. Las ondas EM, en las que las
magnitudes características de la perturbación son los campos eléctrico y magnético,
son transversales. Los campos eléctrico y magnético son perpendiculares entre
sí y están situados en un plano normal a la dirección de propagación.
Las ondas superficiales en líquidos, poseen simultáneamente carácter longitudinal y
transversal: tanto el desplazamiento vertical como el horizontal satisfacen la Ecuación
de Ondas.
El espectro electromagnético es la distribución de energías de las radiaciones electromagnéticas. Se puede expresar en términos de energía aunque más comúnmente se hace en términos de la longitud de onda y frecuencias de las radiaciones. Se extiende desde las radiaciones con menor longitud de onda (los rayos gamma) hasta las de mayor longitud de onda (las ondas de radio).
Se compone de diversos subrangos o porciones, cuyos límites no son del todo definidos y tienden a superponerse. Cada franja del espectro se distingue de las otras en el comportamiento de sus ondas durante la emisión, transmisión y absorción, así como en sus aplicaciones prácticas.
Las ondas electromagnéticas son vibraciones de los campos eléctricos y magnéticos que transportan energía. Estas ondas se propagan en el vacío a velocidad de la luz.
Al hablar del espectro electromagnético de un objeto, nos referimos a las distintas longitudes de onda que emite (llamado espectro de emisión) o absorbe (llamado espectro de absorción), generando así una distribución de energía en forma de un conjunto de ondas electromagnéticas.
Las características de dicha distribución dependen de la frecuencia o la longitud de onda de las oscilaciones, así como de su energía. Las tres cantidades están asociadas entre sí: a un dada una longitud de onda le corresponde una frecuencia y una energía determinadas. Las ondas electromagnéticas pueden asociarse a una partícula llamada fotón.
El espectro electromagnético se descubrió a raíz de los experimentos y los aportes del británico James Maxwell, quien descubrió la presencia de las ondas electromagnéticas y formalizó las ecuaciones de su estudio (conocidas como las ecuaciones de Maxwell)..
Las ondas electromagnéticas se crean como resultado de las vibraciones entre un campo eléctrico y un campo magnético. A su vez, están compuestas por los llamados campos eléctricos y magnéticos oscilantes.
Las ondas electromagnéticas nacen cuando un campo eléctrico entra en contacto con un campo magnético. De ahí que se conozcan como ondas electromagnéticas. El campo eléctrico y el campo magnético de una onda electromagnética son perpendiculares (en ángulo recto) entre sí. También son perpendiculares a la dirección de la onda.
¿Cómo viajan las ondas electromagnéticas?
Una onda electromagnética puede viajar a través de cualquier elemento y objeto, ya sea aire, un material sólido o el vacío. No necesita un medio para propagarse o viajar de un lugar a otro.
Al igual que las ondas sonoras o las ondas del agua, necesitan un medio para viajar, de forma que son ondas "transversales". Esto significa que se miden por su amplitud y longitud de onda (o la distancia entre los puntos más altos y los más bajos de dos ondas consecutivas).
Este proceso es aplicado a electrodomésticos como, por ejemplo, el microondas.
¿Cuál es la velocidad de la onda electromagnética?
La velocidad de la luz también es una referencia para medir la velocidad de la onda electromagnética. Esto indica que la luz viaja a 3 millones de metros por segundo de forma constante y en un plano formado por varios campos y en dirección perpendicular.
Las ondas electromagnéticas viajan a una velocidad constante de 3.00 x 108 ms-1 en el vacío. No se desvían ni por el campo eléctrico ni por el campo magnético. Sin embargo, son capaces de mostrar interferencias.
¿Cuál es la energía de una onda electromagnética?
La función de las ondas electromagnéticas es el transporte de energía de una zona del espacio a otra. Además, se trata de un tipo de energía que tiene una relación directa con los campos magnéticos y eléctricos que están en constante movimiento.
Es frecuente que las ondas electromagnéticas transporten energía sonora o acústica. El ejemplo más claro es el de las ondas de radio, que son ondas electromagnéticas y que transmiten una energía que se contabiliza en MHz.
La luz como onda electromagnética:
La luz está considerada como una onda electromagnética. Eso se debe a que es una orden electromagnética formada por dos campos, uno eléctrico y otro magnético, que van oscilando de forma frecuente. De hecho, la propia luz está formada por una serie de radiaciones electromagnéticas que tienen la capacidad de estimular a la retina humana y de crear una sensación de visión.
¿El sonido es una onda electromagnética?
El sonido queda definido como la diferencia que se produce entre una onda sonora y una electromagnética, por lo tanto, no puede considerarse enteramente como una onda electromagnética.
En este sentido, hay que tener en cuenta que las ondas sonoras y las electromagnéticas se distinguen entre ellas porque las primeras se propagan por medios materiales, mientras que las segundas se pueden propagar por medios materiales o por el espacio.
Un campo electromagnético (CEM) es una combinación de ondas eléctricas y magnéticas producidas por la oscilación o aceleración de cargas eléctricas que se desplazan a la velocidad de la luz y que pueden viajar por el vacío.
La propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas se conoce como radiación electromagnética. La mayoría de los CEM son invisibles para el ojo humano, aunque también los hay visibles como el arco iris.
Algunos ejemplos de aparatos que producen campos electromagnéticos son: las líneas de media y alta tensión, los transformadores eléctricos, los electrodomésticos como neveras, secadores de pelo, etc., las pantallas de ordenador, los dispositivos antirrobo y de seguridad, radios, televisores, antenas de telefonía móvil, teléfonos móviles e inalámbricos, hornos microondas, el Wi-Fi o el bluetooth.
Los resultados de los estudios científicos más recientes demuestran que no existen efectos perjudiciales para la salud evidentes si la exposición se produce a niveles por debajo de lo establecido por la normativa. Hay ciertas personas que atribuyen síntomas inespecíficos como dolores de cabeza, trastornos del sueño o fatiga a la exposición a CEM. Se las conoce como personas con hipersensibilidad electromagnética.
El conjunto de todas las formas de energía radiante del universo se conoce como espectro electromagnético. Se divide en regiones con diferentes propiedades según la frecuencia, la longitud de onda y la energía de la radiación.
El SI (Sistema Internacional de Unidades), que es el sistema de unidades utilizado por la mayoría de los países del mundo, dice que la frecuencia debe ser medida mediante hercios (Hz).
Un hercio es la frecuencia de un suceso periódico cuya repetición se da una vez por segundo, entendida esta unidad también como ciclo por segundo (cps). La derivación de hercio se da en honor al físico Heinrich Rudolf Hertz.
Pero no solo existe el hercio como unidad de medida de frecuencia. También existen otras unidades como las revoluciones por minuto (rpm); golpes por minuto (bpm), utilizados más bien para medir los latidos del corazón y el tempo musical; y los radianes por segundo (rad/s)
Dentro del campo de las telecomunicaciones, la frecuencia se utiliza para establecer las bandas por donde emite cada emisora.
En estadística, en cambio, se le llama frecuencia al número de componentes incluidos dentro de un intervalo, con una distribución específica.
SE LES MOSTRARÁ UN DIAGRMA DE BLOQUES DE UN TRANSMISOR Y RECEPTOR:
La banda de frecuencia es un término relacionado con la comunicación y cuencia del sonido. La banda de frecuencia en la comunicación significa el rango de frecuencia de una determinada onda de radio.
Por ejemplo, algunas de las radios utilizadas pueden recibir onda media, mientras que otras pueden recibir onda corta y modulación de frecuencia. Cuando la gente compra una radio, primero debe averiguar cuántas bandas puede recibir, esta banda es equivalente a una banda de frecuencia.
Modular una señal implica modificar alguna de sus propiedades (como la amplitud, frecuencia o fase) para que pueda ser transmitida de manera efectiva a través de un medio específico, como el aire o un cable. A continuación te explico los pasos básicos para realizar una modulación:
1. Elegir el tipo de modulación
Existen varios tipos de modulación, cada uno adecuado para diferentes tipos de señales y aplicaciones. Los más comunes son:
- AM (Modulación de Amplitud): Se modifica la amplitud de la portadora en función de la señal de información.
- FM (Modulación de Frecuencia): Se varía la frecuencia de la portadora de acuerdo con la señal de in formación.
- PM (Modulación de Fase):La fase de la portadora cambia en función de la señal de información.
2. Seleccionar una frecuencia portadora
La señal que queremos modular (llamada señal de información o señal moduladora) suele estar en frecuencias bajas, mientras que la portadora es una onda de frecuencia mucho más alta.
- La elección de la frecuencia portadora depende del canal o medio por el cual se transmitirá la señal, así como de la normativa de frecuencias en la región.
3. Diseñar o usar un modulador
Un modulador es un dispositivo o circuito que efectúa la modulación de la señal de información sobre la portadora. Dependiendo del tipo de modulación, el modulador puede ser:
- Modulador de amplitud (AM): Generalmente utiliza un mezclador que multiplica la señal moduladora por la portadora para variar su amplitud.
- Modulador de frecuencia (FM) y de fase (PM): Suele consistir en un oscilador controlado en frecuencia o fase que ajusta sus características en función de la señal de información.
4. Realizar la modulación
La señal moduladora (información) se combina con la señal portadora a través del modulador. Esto modifica la característica de la portadora (ya sea amplitud, frecuencia o fase) según los cambios de la señal de información.
5. Filtrar la señal modulada (si es necesario)
A veces es útil o necesario filtrar la señal modulada para reducir el ruido o eliminar componentes de frecuencia no deseadas. Esto asegura una transmisión más limpia y una señal más fácil de demodular en el receptor.
6. Transmitir la señal modulada
Una vez modulada, la señal se transmite a través del medio elegido. La señal modulada puede viajar grandes distancias sin perder tanta información como lo haría la señal de información original sin una portadora de alta frecuencia.
7. Demodulación en el receptor (para recuperar la información)
Aunque no es un paso de la modulación prop iamente dicha, es importante que el receptor cuente con un demodulador que "extraiga" la información de la señal modulada. Este proceso es inverso a la modulación y permite recuperar la señal original.
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