FUSIÓN y FISIÓN NUCLEAR

                                             FUSIÓN NUCLEAR
La fusión nuclear es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen para formar un núcleo más pesado. Se acompaña de la liberación o absorción de una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.

 Cuando este proceso de fisión nuclear se puede controlar, la energía se libera lentamente y es transformada en energía eléctrica en un reactor nuclear de fisión, como los utilizados en la actualidad en muchas partes del mundo, entre ellas en España.

FISIÓN NUCLEAR

La fisión nuclear consiste en la división del núcleo de un átomo pesado en otros elementos más ligeros, de forma que en esta reacción se libera gran cantidad de energía. A pesar de ser altamente productiva (energéticamente hablando), es también muy difícil de controlar, como podemos ver en el desastre de Chernobill, y en las bombas de Nagasaki e Hirosima.

                                    Explosión de hirosima, JAPÓN
Gran parte de las centrales nucleares existentes en la actualidad se basan en reactores de fisión, utilizando como combustible uranio compuesto de entre un 3,5% y un 4,5% de U-235 y el resto de U-238 (Este isótopo es el conocido uranio enriquecido). La reacción nuclear en cadena genera la energía controlada se produce cuando un núcleo de Uranio-235 se divide en dos o más núcleos por la colisión de un neutrón. De este modo, los neutrones liberados colisionan de nuevo formando un reacción en cadena.

CIRCUITOS RC Y RLC

REACTANCIA CAPACITIVA

Al introducir un condensador eléctrico o capacitor en un circuito de corriente alterna, las placas se cargan y la corriente eléctrica disminuye a cero. Por tanto, el capacitor se comporta como una resistencia aparente

Pero en virtud de que está conectado a una fem alterna se observa que a medida que la frecuencia de la corriente aumenta, el efecto de resistencia del capacitor disminuye.

Como un capacitor se diferencia de una resistencia pura por su capacidad para almacenar cargas, al efecto que produce de reducir la corriente se le da el nombre de reactancia capacitiva (Xc)

Xc= 1/2πfC

Donde: Xc= reactancia capacitiva expresada en ohm Ω

             f´=frecuencia de la corriente alterna medida

                  en ciclos/s=hertz(Hz).

             C= capacitancia calculada en farads (F)

En conclusión la reactancia (Xc) es la propiedad que tiene un capacitor para reducir la corriente en un circuito de corriente alterna

A la diferencia entre Xl – Xc se le da simplemente el nombre de reactancia (X) y se expresa como:

X= X_L - X_C

CIRCUITO RLC EN SERIE E IMPEDANCIA

En la siguiente figura se muestra un circuito de corriente alterna que contiene una resistencia (o resistor), un inductor y un capacitor conectados en serie. A este se le denomina circuito RLC en serie. Cuando se conecta en paralelo recibe el nombre de circuito RLC en paralelo.

Cuando se desea conocer cual es el valor de la resistencia total en un circuito debido a la resistencia, al inductor y al capacitor, se denomina impedancia

En un circuito de corriente alterna la impedancia (Z) es la oposición total a la corriente eléctrica producida por R, X_L y X_C.

Z= √ R^2 + (X_L+ X_C)^2

Donde: Z= impedancia del circuito expresada en Ohm (Ω)

            R= resistencia debida al resistor en Ohm (Ω)

            XL= reactancia inductiva medida en ohm (Ω)

            XC= reactancia capacitiva expresada en ohm (Ω)

En el caso de una corriente alterna (CA) R se sustituye por Z

I = V/Z

Donde: I= intensidad de la corriente en un circuito de CA expresada en amperes (A)        

            V= fem o voltaje suministrado por el generador medido en volts (V)

            Z= impedancia del circuito calculada en ohm (Ω)

En la siguiente figura vemos lo siguiente: la resistencia R se representa por medio de un vector sobre el eje de las X la reactancia inductiva X_L es un vector en el eje positivo de las Y y la reactancia capacitiva X_C es un vector negativo localizado sobre el mismo eje.

El vector resultante de la reactancia X= X_L- X_C y la resistencia R originada por los alambres del circuito y el devanado de la inductancia, esta representado por la impedancia Z.

Para determinar cual es el valor del retraso o adelanto de la corriente respecto al voltaje, denomina el ángulo de fase   , el cual se calcula con la expresión:

Tan   = X/R

Donde:   = angulo formado por los vectores Z y R

             X= reactancia del circuito (X= XL – XC) expresado en ohm (Ω)

             R= resistencia total del circuito medida en ohm (Ω)

En conclusión la impedancia es, respecto a las corrientes alternas, lo que la resistencia es a las corrientes continuas. Es una resistencia aparente medida en ohms.

FACTOR DE POTENCIA

En el caso de un circuito de corriente continua, la potencia se calcula con la expresion P=VI y se mide en watts. Al tratarse de circuitos de corriente alterna, la potencia electrica consumida es igual al producto del voltaje por la corriente instantaneos.

Por definición: potencia media consumida en cualquier circuito de corriente alterna es igual al voltaje medio cuadrático multiplicado por la corriente eléctrica media cuadrática y por el coseno del ángulo de retraso entre ellas.

P= VI cos

¿Qué onda con el sonido?

EL SONIDO

                        El sonido es un fenómeno vibratorio transmitido en forma de ondas.

•          Las ondas mecánicas, que se propagan longitudinalmente en un medio solido, líquido o gaseoso, llamadas ondas de compresión u ondas sonoras.

•          Cuando las ondas mecánicas longitudinales de compresión tienen frecuencia comprendidas entre 20 hertz, y 20 000 hertz, se llaman ondas sonoras.

•          Las ondas de frecuencia inferiores a 20 hertz y superiores a 20 00 hertz no son captadas por nuestros oídos y se llaman ondas infrasónicas y ultrasónicas.

La percepción de los sonidos por nuestro oído depende también de las variaciones de presión que el aire experimenta al transmitirlo.

Sabias qué?

Los pescadores miden la profundidad del océano por medio de ondas sonoras. Esto demuestra que el sonido se propaga en el agua.

1 Hertz = 1 ciclo/s

Las ondas estacionarias se producen cuando interfieren dos movimientos ondulatorios de la misma frecuencia y amplitud que se propagan en diferente sonido.

 Las ondas sonoras experimentan el fenómeno de la refracción y difracción.

Refracción

Se presenta cuando estas pasan de un medio a otro de distinta densidad, o bien, cuando el medio es el mismo, pero se encuentra en condiciones diferentes.

Difracción: Cuando una onda se encuentra en obstáculo e su camino y lo rodea o lo contornea se produce la difracción de ondas.

ONDAS SONORAS

Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales, toda vez que las partículas del medio vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Se producen cuando un cuerpo es capaz de vibrar a una frecuencia comprendida entre 20 ciclos/s y unos 20 000 ciclos/s

Cuando la frecuencia de una onda es inferior al límite audible se dice que es infrasónica y si es mayor se dice que es ultrasónica

VELOCIDAD DEL SONIDO- REFLEXIÓN- ECO

La velocidad con la que se propaga un sonido depende del medio elástico y de su temperatura Formula: v=f • ƛ

                        Fenómenos acústicos: reflexión, eco, resonancia y reverberación

Sabias qué? La acústica es la parte de la física que se encarga del estudio de los sonidos.

Reflexión: Se produce cuando las ondas sonoras se reflejan al chocar con una pared dura.

Eco: Se origina por la repetición de un sonido reflejado.

Resonancia: Se presenta cuando la vibración de un cuerpo hace vibrar a otro con la misma frecuencia.

 Reverberación: Se produce si después de escucharse un sonido original, este persiste dentro de un local como consecuencia del eco

CUALIDADES DEL SONIDO

INTENSIDAD: Esta cualidad determina si un sonido es fuerte o débil.
TONO: A mayor frecuencia, el sonido es mas alto agudo;  a menor frecuencia, el sonido es mas bajo o grave.
TIMBRE: Cualidad que permite identificar la fuente sonora, aunque distintos instrumentos produzcan sonidos con el mismo tono e intensidad.  

El intervalo de intensidades audibles por el hombre queda comprendido en un rango de 0 a 120 dB

1dB= o.1 Bel

EFECTO DOPPLER

Consiste en un cambio aparente en la frecuencia de un sonido, durante el movimiento relativo entre el observador y la fuente sonora.

Sucede un efecto similar si la fuente sonora permanece fija y el observador es quien se acerca; este percibe una frecuencia mayor porque le llegan mas ondas sonoras por unidad de tiempo, reduciendo la longitud de onda. Cuando el observador se aleja ocurre el efecto contrario.

a)      Cuando la fuente sonora esta en movimiento y el observador se encuentra en reposo, se  usa la expresión:

fR= f        v

        (V±vf)

Donde:

f_R= frecuencia aparente escuchada por el observador en ciclos/s

f= frecuencia real del sonido emitido por la fuente sonora en ciclos/s

V= valor de la velocidad a la que se propaga el sonido en el aire en m/s

V_F= valor de la velocidad a la que se mueve la fuente sonora en m/s

b) Si la fuente sonora permanece en reposo y el observador es quien se acerca o aleja a ella, se usa la expresión:

f´= f (V±v)

           V

El signo mas (+) de la expresión se utiliza si el observador se acerca a la fuente sonora y el signo menos (-) cuando se aleja de ella.

Apreciamos un sonido más agudo (de mayor frecuencia) cuando se acerca y más grave (de menor frecuencia) cuando se aleja. Esto da lugar a ese sonido tan característico de los coches de Formula 1 cuando pasan frente a las cámaras.

SABIAS QUÉ?

• Los ultrasonidos son engendrados por fuentes sonoras que vibran a una frecuencia superior a 20 000 ciclos/s

•  Los murciélagos están provistos de un órgano emisor de ultrasonido y otro receptor que funcionan juntos como un radar detector de obstáculos.

• El sonar, es un aparato que se basa en la reflexión de las ondas ultrasónicas, para medir la profundidad del mar.