Resumen Las ecuaciones de Maxwell reúnen cuatro expresiones que dan explicación a todos los fenómenos electromagnéticos, uno de estos y quizá el más importante es el de las ondas electromagnéticas.
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INDICE. FUNCIONAMIENTO DEL BLUETOOTH………………………………………………2 Carvajal Laura FUNCIONAMIENTO DE LAS ANTENAS………………………………………………5 Martin, Diana C. INFLUENCIA DEL CAMPO GEOMAGNETICO EN LOS SERES VIVOS………….9 Martínez, Christian D. PULSO ELECTROMAGNÉTICO………………………………………………………13 Flórez German. ULTRASONIDO TERAPÉUTICO PARA OSTEORRADIONECROSIS………...…16 Ortegon, Maritza. LAS COMUNICACIONES: UNA APLICACIÓN DE LA FÍSICA...………………....23 Palacios, Luis A. EFECTOS DE LA EXPOSICIÓN A LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS DE LOS TELÉFONOS CELULARES……………………………………………..………26 Afanador, Diego FUNCIONAMIENTO DEL BLUETOOTH Laura Carvajal Resumen Las ecuaciones de Maxwell reúnen cuatro expresiones que dan explicación a todos los fenómenos electromagnéticos, uno de estos y quizá el más importante es el de las ondas electromagnéticas. Este fenómeno dio origen a muchos artefactos que utilizamos en la vida cotidiana, uno de estos es el bluetooth. Por medio de una búsqueda bibliográfica se investigó el funcionamiento del bluetooth a partir de las ondas electromagnéticas y el impacto que estas tienen sobre el desarrollo tecnológico.
El avance tecnológico ha permitido, a lo largo de los años, dar origen a un sin número de artefactos que se han vuelto esenciales para realizar actividades cotidianas, sin embargo, son pocos los que se preguntan las bases del funcionamiento de los mismos. Las explicaciones radican en el pasado, en las teorías y conceptos físicos establecidos que todos estudiamos sin darles mucha trascendencia. Teorías y ecuaciones que parecen sencillas son las que establecen las bases para crear algo tan complejo como un celular. La tecnología siempre ha buscado desarrollo, pero así mismo busca simplificar actividades cotidianas, como por ejemplo transportar una información. Inicialmente esto se realizaba por medio del correo, ahora con la aparición del internet es mucho más rápido y simple, además, se están desarrollando tecnologías para que los usuarios tengan acceso a la red de una manera inalámbrica. Es así como apareció el artefacto cuyo funcionamiento se expondrá en el siguiente artículo, el bluetooth. Este es un dispositivo de comunicaciones sin cables, mediante el cual es posible la transmisión de voz y datos entre distintos equipos. Este proceso se fundamenta en la teoría electromagnética clásica, es decir, en las ecuaciones de Maxwell. El objetivo de este artículo es informar al lector del funcionamiento del bluetooth y de la trascendencia de la física sobre la tecnología, además de promover la curiosidad sobre el funcionamiento de los artefactos de uso cotidiano.
Maxwell desarrolló la teoría electromagnética a partir de la compilación de cuatro ecuaciones. Demostró la existencia de un vínculo entre la electricidad y el magnetismo, el campo electromagnético. Así mismo demostró que como consecuencia de estas ecuaciones era necesaria la existencia de las ondas electromagnéticas. Una onda electromagnética está compuesta por campos eléctricos y magnéticos oscilantes, los cuales son perpendiculares entre sí y poseen la dirección de la propagación de la onda.   El conjunto de ondas electromagnéticas es conocido como el espectro electromagnético y difieren en su frecuencia y longitud de onda, y presentan la misma velocidad en el vacío; la velocidad de la luz. Una onda muy conocida es la luz visible, es la única parte del espectro que el ojo puede detectar, los colores (que van del rojo al violeta) se deben a las diferentes longitudes de onda de la luz. Antes del bluetooth el transporte de información se realizaba por medio del infrarrojo, otra onda electromagnética con menor longitud de onda y mayor frecuencia que las utilizadas por el bluetooth. Sin embargo, este sistema fue mejorado, ya que con el infrarrojo era necesaria la proximidad de los dos dispositivos. El bluetooth es un artefacto que tiene como objetivo conectar sin alambres un dispositivo a otro o a internet. Su funcionamiento se lleva a cabo mediante las ondas electromagnéticas de radio, de corto alcance y con frecuencias de 2,4 GHz. Estas ondas son originadas por dispositivos electrónicos, resultan de cargas que se aceleran a través de alambres de conducción. Se usan en sistemas de comunicación de radio y televisión, y presentan una longitud de onda mayor a la de la luz visible y una frecuencia menor a la misma. El intercambio de información en el bluetooth se basa en la interacción entre dos dispositivos por medio de las ondas, esto se da gracias a un microchip emisor de ondas de radio que por medio de señales busca otros dispositivos en un entorno cercano, la información es transportada por las ondas hasta una distancia de diez metros.
FUNCIONAMIENTO DE LAS ANTENAS DIANA CAROLINA MARTIN ROA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA CODIGO 244514. G9 NL 20 RESUMEN Como culminación del curso de fundamentos de electricidad y magnetismo, se desarrolla una recapitulación de algunos conceptos desarrollados en la clase. En este articulo, se tratara una aplicación de los campos magnéticos, eléctricos y otros conceptos que se desarrollan a partir de estos, que poseen fuertes aplicaciones en sistemas como comunicaciones radiales y televisivos, principalmente. Se desarrollan conceptos como funcionamiento de una antena, modulación de ondas, principalmente. INTRODUCCION Día a día, nos encontramos con un mundo más moderno, que avanza velozmente con cambios y alternativas para el mejoramiento de la vida del hombre. Televisión, radio, telefonía celular, internet, son sistemas de comunicación que a menudo utilizamos; pero, ¿qué hay detrás de ellos? ¿Que es lo que permite que todo sea más fácil? En este artículo se tratara el principio de funcionamiento de una antena y algunas aplicaciones en la vida cotidiana. ANTENAS: En nuestro diario vivir, interactuamos constantemente con antenas directa o indirectamente; pero, ¿como se puede definir una antena? Una Antena es aquel dispositivo que permite la recepción y el envío de ondas electromagnéticas hacia un espacio libre. Por ejemplo una antena transmisora lo que hace es transformar voltajes en ondas electromagnéticas y la receptora realiza un proceso similar pero al revés. Las antenas direccionales son aquellas que han sido concebidas y construidas para favorecer que la mayor parte de la energía sea radiada en una dirección en concreto. Puede darse el caso en que se desee emitir en varias direcciones, pero siempre estaremos hablando de un número de direcciones determinado. Esto se puede explicar con un ejemplo, hablando de las antenas que llevan los satélites. Estas acentúan mucho la dirección hacia la tierra y anulan la de sentido contrario, puesto que lo que se quiere es comunicarse con la tierra y no mandar señales hacia el espacio. ¿COMO FUNCIONAN LAS ANTENAS? Si se tiene un circuito oscilante LC como el de la fig. 1, el campo eléctrico esta concentrado en el pequeño espacio de separación entre las placas del condensador, mientras que el campo magnético abarca un pequeño espacio alrededor de la bobina del circuito.  Figura 1: Circuito oscilante LC En el caso dado, estando separados los campos, la obtención de ondas electromagnéticas es prácticamente imposible. En rigor, el circuito oscilante cerrado emite ondas de radio porque hay en él una corriente de desplazamiento, pero habitualmente dicha corriente no pasa del condensador al espacio, y entonces la radiación del circuito es insignificante. Las condiciones de la radiación se cumplen en un circuito oscilante abierto, al que puede pasarse a partir del circuito cerrado separando las placas del condensador y aumentando al mismo tiempo su tamaño para conservar invariable la frecuencia propia del circuito como se indica en la fig2.  Figura 2: Ampliación de tamaño de placas de un condensador La antena obtenida como resultado de esta conversación del circuito oscilante cerrado al abierto, se distingue por su simetría geométrica y por eso se llama DIPOLO; poseen cierta inductancia distribuida a lo largo de los conductores, y cierta capacidad entre conductores. Sin duda, la mayor aplicación de las antenas es en los sistemas de comunicación. Aquí lo que se busca es emitir desde una antena una onda electromagnética a través del espacio y utilizando una antena receptora, captar dicha onda. En términos más técnicos, una antena receptora se encarga de alimentar un aparato receptor con la energía procedente de una señal.  Figura 3: Antena transmisora de señales  Figura 4: antena receptora de señales. Las antenas de transmisión deben poder manejar potencias grandes, por lo que deben ser construidas con materiales que soporten altos voltajes y grandes potencias; por otra parte las antenas de recepción producen voltajes y corrientes muy pequeños, por lo cual pueden ser fabricadas con un alambre de diámetro pequeño y es lo que permite que se encuentren en aparatos como celulares, radios, etc. MODULACION DE ONDAS: Se denomina modulación al proceso de colocar la información contenida en una señal, generalmente de baja frecuencia, sobre una señal de alta frecuencia. Debido a este proceso la señal de alta frecuencia denominada portadora, sufrirá la modificación de alguna de sus parámetros, siendo dicha modificación proporcional a la amplitud de la señal de baja frecuencia denominada moduladora. A la señal resultante de este proceso se la denomina señal modulada y la misma es la señal que se transmite.  Figura 5: esquema de modulación Es necesario modular las señales por diferentes razones: 1) Si todos los usuarios transmiten a la frecuencia de la señal original o moduladora, no será posible reconocer la información inteligente contenida en dicha señal, debido a la interferencia entre las señales transmitidas por diferentes usuarios. 2) A altas frecuencias se tiene mayor eficiencia en la transmisión, de acuerdo al medio que se emplee. 3) Se aprovecha mejor el espectro electromagnético, ya que permite la multiplexación por frecuencias.1 4) En caso de transmisión inalámbrica, las antenas tienen medidas más razonables. En resumen, la modulación permite aprovechar mejor el canal de comunicación ya que posibilita transmitir más información en forma simultánea por un mismo canal y/o proteger la información de posibles interferencias y ruidos. Para los sistemas radiales, por ejemplo se presentan dos tipos de modulación: modulación en la amplitud (A.M.) que consiste en modificar la amplitud de la portadora en función de la señal a transmitir, y modulación en la frecuencia (F.M.), que varia la frecuencia de la portadora en función de la señal transmitida.  Figura 6: Onda modulada en amplitud (AM) Figura 7: onda modulada en frecuencia (FM)Estos son tan solo algunos conceptos introductorios acerca de las antenas y su funcionamiento; pero es fácil apreciar el amplio número de aplicaciones que este sistema posee en diferentes campos como las comunicaciones, meteorología, sistemas de posicionamiento global, conexiones inalámbricas, astronomía, entre otras tantas con las que diariamente estamos interactuando con estos sistemas. CONCLUSIONES: Finalizando esta revisión de conceptos correspondientes a las antenas, podemos concluir que este sistema esta basado en los principios del electromagnetismo, pues relaciona campos magnéticos y eléctricos generando ondas electromagnéticas que transmiten información llamadas señales. Así mismo otros conceptos como frecuencia, amplitud de onda, propagación en el medio, entre otros, son factores que determinan el funcionamiento y rendimiento del sistema. De igual manera, a través de la variación de estos, es posible determinar las aplicaciones de este sistema para las diferentes necesidades y objetivos. El desarrollo de estos dispositivos, ha permitido el avance tecnológico en campos como la meteorología, el estudio del universo, la reconstrucción de superficies y la elaboración de mapas. Pero el principal avance sin duda, ha sido en los sistemas de comunicaciones; es así como hoy existen alternativas como las conexiones a internet locales e inalámbricas, la telefonía móvil, la televisión digital y muchas alternativas mas que han facilitado la interaccion del ser humano con la información, de forma instantánea. BIBLIOGRAFIA: Tomasi, Wayne. SISTEMAS DE COMUNICACIONES ELECTRÓNICAS. Cuarta edición. Ed. Pentrice Hall. 2003. Bastian, Peter. ELECTROTECNIA. Ed. Ediciones Akal. 2001. Cheng, David K. FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO PARA INGENIERÍA. Ed. Adisson Wesley iberoamericana S.A. 1998 http://www.cordobawireless.net/portal/descargas. Conceptos básicos sobre antenas. http:// www.textoscientificos.com. Modulación de ondas http://www.pardell.es. Conceptos generales. INFLUENCIA DEL CAMPO GEOMAGNÉTICO EN LOS SERES VIVOS. MIGRACIONES, ORIENTACIÓN Y GEOLOCALIZACION EN VERTEBRADOS. Christian Daniel Martínez Rodríguez. Departamento de biología. Facultad de Ciencias. Universidad Nacional de Colombia. Resumen. Se realizo un estudio de caso en el que se mencionan distintas investigaciones que muestran la interacción entre algunas especies de animales vertebrados con el campo geomagnético siendo este utilizado como medio de ubicación y localización dentro de la superficie terrestre el cual les permite realizar migraciones que abarcan grandes distancias sin que exista la posibilidad de una perdida en la ruta o en su destino. Además, se muestra como esta característica esta expandida por los distintos grupos de vertebrados, además de verse también en artrópodos como lo son los insectos, sin tener una restricción o particularidad dentro de las especies que la haga única dentro de ellas. Palabras clave: Campo magnético, Vertebrados, Localización geoestacionaria, Migraciones. Introducción. Como es bien sabido, la traslación de la tierra, la inclinación del eje terrestre y las estaciones del año resultantes producen variaciones rítmicas en la conducta animal. Esos cambios afectan, en numerosas ocasiones, a la reproducción y por tanto la perpetuación de la especie. Sin ninguna duda, uno de los acontecimientos más asombrosos que observamos de la vida animal son las grandes migraciones que efectúan algunos animales para la obtención de su alimento en épocas de sequia o de invierno además de los motivos de tipo reproductivo como lo son las épocas de apareamiento o el regreso de sus lugares natales de algunos peces para el desove. Sin embargo, las grandes trayectorias que recorren estos animales nos hacen pensar en que métodos deben utilizar para no perder su rumbo o por lo menos como pueden tener trazados que les permitan llegar a las mismas locaciones todos los años. Pero a demás de esto, se encuentran los grandes viajes que efectúan algunos animales desde su nacimiento lo que impide la posibilidad de que estos viajes se hayan dado por aprendizaje a lo largo de las generaciones. En este articulo se muestra como diferentes investigaciones acerca de los grandes viajes migratorios efectuados por algunos animales están sumamente relacionados con la disposición del campo magnético terrestre siendo este utilizado como el localizador en el posicionamiento global de las especies permitiéndoles no solo realizar sus migraciones sino tener desde el nacimiento una noción de la ubicación y la dirección y destino de sus recorridos. La orientación a distancia plantea varias cuestiones. ¿Cómo conocen los animales migratorios el destino de su viaje y, por tanto, la dirección del trayecto? ¿Cómo establecen esa dirección? ¿Como la ajustan y mantienen? Las aves migran hacia una meta definida. Poseen información genética que favorece el desarrollo de tal capacidad. De ciertos experimentos realizados con las mariposas monarca y otros insectos migratorios se desprende que entre los genes responsables del comportamiento migratorio se encuentran los “genes reloj”. Esos genes, que se han mantenido en el curso de la evolución, son los responsables del sentido temporal de los animales (Fanjul, Oyarzabal, 2007). Existen diversas fuentes de variación temporal del campo magnético terrestre. Así, las corrientes eléctricas en la ionosfera y en la propia Tierra producen fluctuaciones diarias en el campo magnético. Estas variaciones incluyen las alteraciones diurnas regulares asociadas con el viento solar y las tormentas magnéticas asociadas con las llamaradas solares, además de algunas alteraciones producidas por los rayos en las tormentas. Estos cambios suceden en una escala temporal pequeña que va de milisegundos a horas. No obstante, existen cambios más graduales en el campo magnético que tienen lugar a lo largo de muchos años (variación secular) y originados por variaciones en el núcleo terrestre. Estudios experimentales han demostrado que diversos animales, incluyendo representantes de las cinco clases de vertebrados y algunos invertebrados, pueden percibir el campo magnético terrestre y utilizarlo como estímulo de orientación durante sus migraciones o sus desplazamientos dentro de sus hábitats (Diego-Rasilla, 2004). Navegación de aves basada en magnetita. Las aves pueden usar el campo magnético de dos maneras: como una brújula para localizar la dirección de vuelo y como un componente de navegación para determinadas posiciones. A partir de observaciones acerca de la migración de algunas aves, se especulo acerca de la “magnetita biogenica”. Esta sustancia, consistente en magnetita ubicada en el cerebro de estos animales lo cual, al parecer, les da particularidad de percibir los cambios en los campos magnéticos de su alrededor. A pesar de haberse encontrado rastros de cristales de magnetita de origen biogenico en estos organismos, se ha especulado sobre si estas partículas están relacionadas con la magnetorecepcion de las aves (Munro, Phillips, 1997). Una serie de experimentos de control se realizaron en aves para establecer las preferencias direccionales en cada individuo. Luego de esto, se sometieron a un pulso magnético de alta frecuencia, luego de esto, los individuos fueron liberados y se observo su navegación migratoria. Los resultados arrojaron que mientras los individuos juveniles mostraron una desviación de su ruta despreciable, mientras que el comportamiento de los adultos se afecto hasta en una desviación de 90º. Al observar estos resultados, Munro y Phillips concluyeron que las aves forman un mapa de navegación a partir de la experiencia que les los viajes previos durante su vida mientras que los juveniles aun no cuentan con este mapa siendo guiados por sus parentales. Aparentemente, las aves experimentadas pueden obtener información de su posición geográfica de gradientes magnéticos como una intensidad total y/o inclinación. Las desviaciones observadas en los adultos después del tratamiento de pulso magnético por lo tano muestran una información de mapa falsa lo que los lleva a cambiar en su curso (Munro, Phillips, 1997). Navegación en tortugas marinas. Las tortugas marinas emergen de nidos enterados en las playas, se arrastran hasta el mar y comienzan un viaje transoceánico alejándose de su lugar natal hacia el mar abierto. Evidencia muestra que las tortugas marinas utilizan tres tipo de señales para mantener la orientación durante su migración costa afuera (Lohmann, Lohman, 1996). Las tortugas marinas pueden usar el campo magnético de la tierra no solo como una señal de orientación sino también como una herramienta de información de posicionamiento mundial. Para que un animal determine su localización usando parámetros magnéticos solamente, se requiere de dos condiciones: (1) El animal debe ser capaz de percibir (como mínimo) dos factores distinto del campo de la tierra, y (2) estos parámetros deben variar en diferentes direcciones a través de la superficie de la tierra ( o al menos, a lo largo del rango de los movimientos del animal) así, la red es formada y la localización de la posición será factible (Lohmann, Lohman, 1996). Los hermanos Lohan, a partir de sus observaciones han determinado que las tortugas marinas se ubican por medio de la intersección entre líneas de de inclinación de ángulo iguales (isoclinicas) y líneas de intensidad de campo iguales (isodinámicas) las cuales no son paralelas a lo largo de la superficie de la tierra. Estas intersecciones forman una red no ortogonal, las cuales pueden ser utilizadas como puntos de referencia y definidas como únicas combinaciones de inclinación e intensidad. No obstante, este tipo de migración explica únicamente la ubicación de las tortugas adultas implicando que las crías, las cuales salen directamente de sus nidos en tierra hacia el mar abierto, utilizan un tipo distinto de localización. Localización en eje vertical de renacuajos. Diego-Rasilla y John Phillips, dos investigadores especializaedos en la interaccion de especies de reptiles y anfibios con el campo magnetico de la tierra, en el 2007, demostraron la técnica de ubicación utilizada por los renacuajos de un tipo de rana de la península ibérica (Pelophylax perezi) las cuales utilizan el campo geomagnético para determinar su ubicación con respecto a la cercanía de las costas de sus estanques. Los experimentos de Diego-Rasilla y Phillips consistieron en la captura de renacuajos de arrollos del norte de España y establecerlos en estanques artificiales en los que se simulo las condiciones ambientales de su medio pero cubriendo el estanque para impedir la visibilidad del cielo. El estanque se dispuso de manera que tuviera una superficie lodosa inclinada para dar protección a las larvas y tener una diferencia con respecto al eje y. se utilizaron dos tanques de observación, el primero, orientado hacia los ejes magnéticos norte-sur, mientras que el segundo tanque fue dispuesto en el sentido este-oeste. Además de esto, se altero el campo magnético de tres distintas formas utilizando una bobina, esto con el fin de darles un entrenamiento a las larvas de su orientación dentro del estanque. Las observaciones del experimento mostraron que los renacuajos se ubican a lo largo de la orilla de las costas a partir de la ubicación que es percibida por el campo magnético ya que su ubicación en los tanques modificados mostro un cambio importante en la ubicación de quienes se encontraban en un ambiente con un campo sin modificar. De esta forma, se pudo establecer que los renacuajos de la especie P. perezi usan una brújula magnetica para orientarse a lo largo del eje y (Diego-Rasilla y John Phillips, 2007). Conclusiones. En la actualidad, existe un numero bastante grande de experimentos que prueban la utilización de algunas especies animales del campo magnético como instrumento de orientación y localización en el planeta tierra, lo que les permite desarrollar recorridos migratorios con exactitudes asombrosas así como la posibilidad de conocer su ubicación dentro de sus propios ambientes siendo esto de ayuda para condiciones adaptativas y de selección natural ya que estas características le permiten a las especies tener una ventaja dentro de otras en el sentido de poder conocer su orientación teniendo así un destino y un punto de partido reconocido dentro de sus propios parámetros siendo mas eficientes dentro de las supervivencia en sus ambientes. Sin embargo, aun se siguen teniendo dudas muy amplias acerca de cómo estos animales pueden tener la percepción de estos tipos de fenómenos aunque ya se tiene, sin ninguna duda la apreciación de que son sensibles a estos y responden a cambios de los mismos. De esta manera es claro el riesgo que las especies corren al enfrentarse a cambios dentro de su medio ejercidos por la manipulación humana de estas características. No cabe ninguna duda de que el mas mínimo cambio que el ser humano le ejerza a los campos terrestres o la simple adición de ondas que viajen por medio de ellas afectara de una manera drástica la interacción que tienen los animales con los campos geomagnéticos siendo incluso, en algunos casos, tan peligroso, que podría acabar con el comportamiento natural de una especie ocasionado su extinción. Bibliografia. Fanjul de Moles, M. L. Oyarzabal, A. Navegacion animal. Investigacion y ciencia. Septiembre 2007. Diego-rasilla, F. J. Orientacion animal basada en el campo magnetico terrestre. Universidad de Salamanca. Ciencias Planetarias. Salamanca. 2004. Lohmann, C. M. Lohmann, K. Orientation and open-sea navigation in sea turtles. The Journal of Experimental Biology 199, 73–81 (1996). Diego-Rasilla, F. J. Phillips J. B. Magnetic compass orientation in larval Iberian green frogs, Pelophylax perezi. Ethology. 2007. Munro, U. Phillips J. B. Evidence for a magnetite-based navigational “map” in birds. Naturwissenschaften 84, 26-28 (1997). |
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