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Calculadora de intensidad de onda
Definición de intensidad en físicaEn la ciencia, la intensidad es la magnitud de una cantidad por unidad de superficie. En física, la intensidad suele utilizarse para describir la magnitud de las ondas por unidad de superficie. Otra forma de interpretar la intensidad de una onda es como el promedio temporal de la potencia de una onda por unidad de superficie. Matemáticamente, la intensidad se describe como {eq}I = \frac{<P>}{A} {/eq} donde I es la intensidad, P es la potencia, {eq}<> {/eq} representa el promedio temporal, y A es el área. Dependiendo del tipo de onda que se estudie, la intensidad puede describirse de diferentes maneras, y las siguientes secciones exploran la intensidad de las ondas de luz y sonido en detalle.
Fórmula de la ley del cuadrado inversoLa ley del cuadrado inverso de la intensidad de la luz dice que, para un observador parado, la intensidad de la luz que proviene de un objeto y que incide sobre el observador es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre el observador y el objeto. Matemáticamente, esto se escribe como {eq}I {\displaystyle \propto } \frac{1}{d^2} {/eq}. Imagina que estás en la estación de tren mientras se acerca un tren. La luz del tren se hace más brillante cuanto más se acerca el tren, verificando la ley del cuadrado inverso. De hecho, si se midiera la intensidad cambiante de la luz del tren, se encontraría que la luz se hace más brillante por un factor de uno sobre el cuadrado de la distancia entre el tren y el observador.
Calculadora de intensidad luminosa
La ecuación utilizada para calcular esta intensidad, I, es:I\(\mathrm{I=\frac{P}{A}})Donde P es la potencia que atraviesa el área, A. La unidad SI para la intensidad es vatios por metro cuadrado o,Wm2Wm2. Esta es la fórmula general de la intensidad, pero veámosla desde la perspectiva del sonido.
La intensidad del sonido se puede encontrar a partir de la siguiente ecuación: \(\mathrm{I=\frac{Δp^2}{2ρv_w}}\). Δp – variación de la presión, o amplitudρ – densidad del material por el que viaja el sonidovw – velocidad del sonido observado.Ahora tenemos una forma de calcular la intensidad del sonido, así que hablemos de la intensidad observada. La variación de la presión, la amplitud, es proporcional a la intensidad, por lo que se puede decir que cuanto mayor sea la oscilación de la onda sonora, más intenso será el sonido. Esta figura muestra este concepto.
Intensidad del sonido: Gráfica de las presiones manométricas en dos ondas sonoras de diferente intensidad. El sonido más intenso es producido por una fuente que tiene oscilaciones de mayor amplitud y tiene mayores máximos y mínimos de presión. Como las presiones son mayores en el sonido de mayor intensidad, éste puede ejercer mayores fuerzas sobre los objetos que encuentra
Fórmula de la intensidad sonora
Figura 1. El efecto destructivo de un terremoto es una prueba palpable de la energía que transportan estas ondas. La clasificación de los terremotos en la escala de Richter está relacionada tanto con su amplitud como con la energía que transportan. (Crédito: Contramaestre de segunda clase Candice Villarreal, Marina de los Estados Unidos)
Los sonidos fuertes pulverizan las células nerviosas del oído interno, provocando una pérdida de audición permanente. Los ultrasonidos se utilizan para el tratamiento con calor profundo de las distensiones musculares. Un rayo láser puede quemar un tumor maligno. Las olas del agua destrozan las playas.
La cantidad de energía de una ola está relacionada con su amplitud. Los terremotos de gran amplitud producen grandes desplazamientos del terreno. Los sonidos fuertes tienen amplitudes de presión más altas y provienen de vibraciones de fuentes de mayor amplitud que los sonidos suaves. Las grandes olas del mar agitan más la costa que las pequeñas. En términos más cuantitativos, una ola es un desplazamiento resistido por una fuerza de restauración. Cuanto mayor sea el desplazamiento[latex]\boldsymbol{x},[/latex]mayor será la fuerza[latex]\boldsymbol{F=kx}[/latex]necesaria para crearlo. Debido a que el trabajo[latex]\boldsymbol{W}[/latex]está relacionado con la fuerza multiplicada por la distancia[latex](\boldsymbol{Fx})[/latex]y la energía se pone en la onda por el trabajo realizado para crearla, la energía en una onda está relacionada con la amplitud. De hecho, la energía de una onda es directamente proporcional a su amplitud al cuadrado porque
Calculadora de intensidad del láser
En física, la intensidad de la energía radiante es la potencia transferida por unidad de superficie, donde la superficie se mide en el plano perpendicular a la dirección de propagación de la energía. En el sistema SI, tiene unidades de vatios por metro cuadrado (W/m2), o kg⋅s-3 en unidades base. La intensidad se utiliza con mayor frecuencia con ondas como las acústicas (sonido) o las electromagnéticas, como la luz o las ondas de radio, en cuyo caso se utiliza la transferencia de potencia media durante un periodo de la onda. La intensidad puede aplicarse a otras circunstancias en las que se transfiere energía. Por ejemplo, se puede calcular la intensidad de la energía cinética que transportan las gotas de agua de un aspersor de jardín.
La intensidad puede calcularse tomando la densidad de energía (energía por unidad de volumen) en un punto del espacio y multiplicándola por la velocidad a la que se mueve la energía. El vector resultante tiene las unidades de potencia divididas por el área (es decir, la densidad de potencia de la superficie).
Si una fuente puntual irradia energía en todas las direcciones (produciendo una onda esférica) y el medio no absorbe ni dispersa energía, la intensidad disminuye en proporción a la distancia del objeto al cuadrado. Este es un ejemplo de la ley del cuadrado inverso.