UNIDAD 5: 1 DE OCTUBRE AL 15 DE NOVIEMBRE DEL 2012
VOLCANISMO
¿ Que es un volcán?
Cuando un magma originado en el interior de la litósfera, se pone en comunicación con la superficie a través de una zona de fractura, asciende por las grietas hasta la superficie terrestre, y se solidifica en las inmediaciones del punto de emisión, originando por su acumulación, un volcán.
El magma es una mezcla de material fundido a temperaturas que oscilan entre los 700 ºC y 1200 ºC. Predomina su composición silicatada, con gases disueltos y pequeñas cantidades de materiales sólidos (cristales y fragmentos de rocas) .El magma, es por tanto, un material fundido que procede del manto superior, donde coexisten una fase sólida, una líquida y una gaseosa disuelta. Se forman en zonas profundas donde las condiciones de presión y temperatura permiten la fusión parcial e las rocas. Normalmente esto ocurre en el manto superior y corteza inferior, a una profundidad que oscila entre los 30 km. y 200 km.
El proceso de emisión del magma suele ser intermitente e irregular. Cada episodio de emisión o erupción volcánica contribuye al desarrollo del volcán, mientras que, en los periodos de tranquilidad entre dos erupciones, los agentes geológicos externos erosionan el edificio volcánico.
¿Como se produce una erupción?
Antes de una erupción la corteza terrestre se infla algunos centímetros. Seguidamente, se producen pequeños terremotos provocados por el ascenso del magma, y se inicia una emisión de gases. Durante el ascenso del magma a la superficie, al disminuir la presión, se desprenden los gases facilitando la ascensión del magma.
Los gases que son inflamables, en contacto con el oxígeno de la atmósfera, originan las llamaradas que suelen acompañar a las erupciones volcánicas. Si el magma es fluido los gases salen fácilmente y no hay actividad explosiva. Sin embarga, si los gases no salen fácilmente hay una actividad explosiva que produce el temblor en la superficie.
La fluidez o viscosidad de un magma dependen de su composición química y, en particular, de la cantidad de óxido de silicio. La mayor o menor movilidad del magma depende de:
Presión
Temperatura Composición del mismo
El magma, sin los gases, cuando es capaz de fluir por la superficie terrestre recibe el nombre de lava. La masa de lava que corre como un río incandescente, siguiendo la pendiente del terreno, se denomina colada y puede alcanzar a veces decenas de kilómetros, dependiendo de su viscosidad.
Durante las fases de calma de emisiones de lava, la actividad magmática continúa en forma menos espectacular. Entonces tienen lugar emisiones de gases que salen por las grietas, formándose así las fumarolas.
Las erupciones volcánicas proyectan en el aire materiales fragmentarios formados por la solidificación de partículas de lava. Los productos volcánicos pueden ser de tres tipos.
PRODUCTOS GASEOSOS:
-Dióxido de Carbono
-Vapor de agua
-En menor proporción: Acido sulfúrico, Monóxido de Carbono, Metano.
PRODUCTOS LIQUIDOS:
Se limitan a la lava que es el magma liberado de gases. Según la naturaleza de la lava, las erupciones pueden ser más o menos violentas. Cuanto más ácidas sea, es decir cuanta mayor proporción de óxido de silicio contenga, más violenta será la erupción.
PRODUCTOS SÓLIDOS O PIROCLASTOS
Son fragmentos de lava que solidifican prematuramente, tapan el centro o la chimenea. Estos fragmentos son expulsados a la atmósfera de forma explosiva a causa de la acumulación de gases. Según su medida se pueden clasificar en:
Cenizas o polvo volcánico: son las partículas más finas. Pueden ser lanzadas a alturas superiores a los 15 km. y depositarse en superficies que comprenden centenares de kilómetros.
Lapilli: granos de entre 2 a64 mm.
Bloques: Fragmentos angulosos cuyas medidas oscilan entre algunos cm. y pocos metros.
TIPOS DE ERUPCIONES VOLCANICAS.
La forma como se produce una erupción depende, principalmente de dos factores:
Viscosidad del magma, en las zonas próximas a la superficie.
Contenido en productos volátiles, que están en disolución y se liberan en la superficie en forma de gases.
La lava sale del cráter a temperaturas que oscilan alrededor de los 1000 ºC. En estas condiciones, su viscosidad, que es el factor principal que condiciona el mecanismo de erupción, depende de su composición química. Podemos distinguir, por tanto, dos tipos de magma.
Magmas básicos.
Magmas ácidos
MAGMAS ACIDOS
Ricos en sílice.
Son muy viscosos.
Tienden a solidificarse en las inmediaciones del cráter o incluso en la misma chimenea volcánica taponándola e impidiendo la salida de nuevas masa de lava.
Los gases que se desprenden del magma se acumulan en el interior del volcán, y adquieren presiones tan grandes, que llegan a provocar verdaderas explosiones pulverizando buena parte del edificio volcánico.
MAGMAS BASICOS
Pobres en sílice
Son mucho más fluidos
Sus lavas tienden a fluir libremente por los cráteres y se desparraman por las laderas.
Los gases se desprenden con facilidad sin provocar explosiones de importancia.
Las características del magma también dependen de la presión, pues eso determinará la viscosidad de él.
A igualdad de presión, la viscosidad disminuye al aumentar la Temperatura.
Más caliente = Más fluido
A igualdad de temperatura, la viscosidad aumenta al aumentar la presión.
Más comprimido = Magma menos fluido
A igualdad de presión y temperatura, la viscosidad viene
regulada por la concentración de compuestos volátiles:
Rico en gas disuelto = Mayor presión interna = Menor viscosidad
A presión y temperatura iguales, además de los gases, influye la concentración de Si y Al
Mayor concentración = Más viscoso
Sin embargo, en el curso de una erupción volcánica, cambian con frecuencia las características de la emisión de lava y materiales sólidos, pasando por fases sucesivas en que la erupción puede corresponder a tipos distintos de los anteriormente dichos. Por ejemplo, en las erupciones volcánicas registradas en la Isla de La Palma (Volcán de San Juan 1949 y Teleguía 1971 ) , se han podido comprobar estos cambios, oscilando entre los tipos estromboliano y hawaiano, sucediéndose fases explosivas con abundantes emisiones de cenizas, lapilli, y bombas volcánicas, con otras fases de emisión relativamente tranquila de lavas fundidas que llegaron a formar verdaderos ríos de lava, extendiéndose hasta considerables distancias.
De las diversas clasificaciones, según el mecanismo de expulsión de los materiales volcánicos, la más utilizada es la de Lacroix, que distingue los siguientes tipos:
Vulcaniano
Hawaiano
Peleano
Estromboliano
VULCANIANO O DE ERUPCION EXPLOSIVA.
Son las erupciones más violentas.
Caracterizado por lava muy viscosa, que solidifica parcialmente en el punto de emisión, formando una costra, que será destruida por las nuevas emisiones de lava, siendo arrojada en forma de distintos fragmentos.
Presentan una importante fase gaseosa que al expandirse, arrastra con violencia gran cantidad de materiales sólidos.
HAWAIANO O DE ERUPCION EFUSIVA.
Lavas muy fluidas, que se derraman rápidamente en coladas de gran extensión.
Los gases se desprenden con facilidad y se originan pocas cenizas volcánicas.
ESTROMBOLIANO O DE ERUPCION MIXTA.
Emisiones de lava más o menos fluidas.
Cuando la lava entra en contacto con el aire, los gases se desprenden violentamente y generan explosiones moderadas.
PELEANO O DE ERUPCION EXTRUSIVA.
Magma tan viscoso que solidifica en la chimenea del volcán, formando un auténtico “ tapón”, que al ser empujado por las nuevas emisiones de magma , surge lentamente formando un domo o cúpula.
La presión de los gases acumulados en el interior es tan grande que provoca una formidable explosión.
Estos gases y los productos resultantes de la explosión, forman una nube ardiente , que se desliza por los flancos del volcán arrastrando todo cuanto encuentra a su paso.
RESPONDE LAS PREGUNTAS SIGUIENTES:
1) ¿Define que es un volcán ?
2) ¿Por que entran en erupción los volcanes?
3) ¿Cuales son los distintos tipos de volcanes Y como se clasifican?
4) ¿Cuales son las consecuencias que puede producir la actividad
volcánica?
5) ¿Cuales son las zonas de mayor actividad volcánica y sísmica en América?
6) ¿Cuales son las medidas de prevención que se deben tomar antes estos eventos?
7) ¿Cuales son los volcanes mas importantes de Chile y del continente Americano?
Según la Real Academia Española, un terremoto es una sacudida del terreno ocasionada por fuerzas que actúan en el interior del globo terrestre. La geología lo describe como un movimiento de la capa interior de la tierra que empuja a dos placas o fallas a juntarse. Ambas placas al encontrarse, emiten energía queviajaa través de ondas y produce el temblor que sentimos durante un terremoto.
¿A qué profundidad tienen lugar los terremotos?
Los terremotos tienen lugar en la corteza o manto superior de la Tierra, es decir, desde su superficie hasta aproximadamente los 850 kilómetros de profundidad.
¿Suceden los terremotos en la superficie?
Los terremotos en superficie suceden cuando una falla profunda se rompe y asciende a la superficie. No obstante, no todos los terremotos tienen este desenlace y, por lo tanto, no siempre hay que esperar que se produzca una falla en la superficie.
¿Qué se siente durante un terremoto?
Si el temblor es leve, por lo general, le parecerá que está un poco mareado y pronto la sensación desaparecerá. Si el seísmo es un poco más fuerte, al principio sentirá un pequeño mareo. Después una pausa seguida de un temblor más fuerte. El tiempo que dure esta experiencia tan singular, dependerá de la magnitud del terremoto, de su distancia del epicentro y del tipo de suelo sobre el que se encuentra. No es lo mismo, sentir el temblor en un ático, que sentirlo en el campo.
Por poner un ejemplo de tiempo, el famoso temblor de San Francisco en 1906 duró 40 segundos.
¿Qué efectos causan los terremotos?
Dependiendo de su magnitud, los terremotos pueden causar desde leves daños materiales hasta graves daños, incluso pérdidas humanas. Entre sus efectos están los temblores de tierra, la licuefacción, las fallas a nivel de superficie y, aunque menos común, los tsunamis.
Qué es un temblor de tierra?
Es el término utilizado para describir la vibración del suelo durante un temblor. Es causado por las ondas sísmicas y su fuerza depende de la magnitud del evento.
¿Qué es la licuefacción?
Licuefacción es un proceso físico que tiene lugar durante algunos terremotos y que puede causar un cambio en el suelo. Como consecuencia de la licuefacción algunos materiales sólidos pierden fuerza y se convierten en líquidos viscosos en lugar de sólidos. Esto sucede durante un breve espacio de tiempo y en lugares muy concretos, por ejemplo, en terrenos donde había arena hace millones de años o en zonas donde hay agua subterránea cerca de la superficie. Al parecer, cuanto más joven sea el sedimento y cuanto más cerca se encuentre el agua de la superficie, más susceptible será el suelo de sufrir una licuefacción.
¿Cuántas clases de fallas hay?
Las fallas se clasifican según el movimiento de los dos bloques que hay a cada lado de la falla. Unas fallas son movidas por extensión, otras por compresión.
* Falla normal. En una falla normal, el bloque que se encuentra sobre la falla se mueve hacia abajo, hacia la parte que se ha hundido. Este movimiento es causado por fuerzas que resultan en una extensión de los materiales.
* Falla inversa. En este tipo de falla, la parte hundida de la falla normal asciende sobre el plano de la falla y las rocas de los estratos más antiguos se colocan sobre los más modernos. La fuerza que lo ha causado actúa por compresión y resulta en el acortamiento de los materiales.
* Falla de desgarro. Además de desplazarse de forma ascendente, los bloques también se mueven horizontalmente. La erosión que causa puede causar roturas o precipicios.
* Falla de rotación. Es cuando un bloque se mueve rotando con respecto al otro.
*Macizo tectónico. Es una región elevada limitada por dos fallas normales, paralelas.
* Fosa tectónica. Consiste en una asociación de fallas que da lugar a una región deprimida entre dos bloques levantados. Las fosas tectónicas se producen en zonas donde se agrupan, por lo menos, dos fallas normales.
¿Se puede predecir un terremoto?
No, no se puede. Sin embargo, es un tema muy cuestionado.
Hasta la fecha, ningún científico ha podido predecir un terremoto y tampoco tienen esperanzas de poderlo hacer en un futuro cercano. No obstante, en base a los datos que barajan y las estadísticas, sí se pueden calcular las probabilidades de que tenga lugar un terremoto potencialmente devastador.
Actualmente este asunto se encuentra en estudio.
¿Pueden los animales predecir los terremotos?
El comportamiento animal aún no es del todo conocido, por lo que es preferible no utilizarlo como medio de prevención ante un terremoto. Sin embargo, los últimos acontecimientos nos han demostrado que ciertos animales sí que tienen un sentido especial para conocer la proximidad de un movimiento sísmico. Cabe destacar, por ejemplo, los elefantes que transportaban a unos turistas en Indonesia y que, minutos antes del terremoto, se alejaron corriendo hacia el interior, con los turistas sobre ellos y sus cuidadores corriendo detrás. Todos salvaron su vida tras el temblor y el terrible Tsunami que azotó la zona.
¿Cuando se dice que un terremoto ha tenido lugar a una hora UTC o GMT, ¿qué quiere decir?
UTC es el equivalente a: Coordinated Universal Time, es decir, la Hora Universal Coordinada. GMT es el equivalente a:Greenwich Mean Time, es decir, la Hora de Greenwich. Generalmente se informa sobre un terremoto mencionando una hora UTC o GMT, que —— en esencia — tiene el mismo significado
¿Qué es un sismómetro?
Un sismómetro es la parte interna de un sismógrafo, que puede ser un péndulo.
¿Qué son los sismógrafos?
Los sismógrafos son los instrumentos utilizados para medir los temblores, se instalan en el mundo y operan en una red de sismógrafos.
¿Pueden influir en los movimientos sísmicos la posición de la Tierra, del Sol, la Luna y otros planetas?
Todos los planetas de nuestro sistema solar ejercen cierta influencia sobre la Tierra. Perturban nuestro campo gravitacional. Sin embargo, su influencia es proporcional a su masa e inversamente proporcional a la distancia que mantiene con la Tierra. Hasta el momento, no existen pruebas científicas que puedan demostrar que los movimientos sísmicos puedan ser causados por la influencia causada por un planeta, aunque se están realizando numerosos estudios al respecto.
¿Un temblor puede producir un desprendimiento de tierras?
Sí. La experiencia ha demostrado que algunos desprendimientos de tierras han sido la consecuencia de algún terremoto. Pueden darse tanto desprendimiento de tierras como caída de rocas o fragmentos de roca. Estas avalanchas de rocas o tierras pueden ser sumamente peligrosas y son posibles a nivel de superficie o subacuáticas.
¿Qué son las placas tectónicas?
Las placas tectónicas son el continuo movimiento de las placas tectónicas, la parte más exterior de la Tierra. Esto es lo que causa los terremotos y los volcanes y lo que ha creado los paisajes tan espectaculares que tiene el planeta.
¿Cuándo se utilizó el primer instrumento para grabar un terremoto?
El primer instrumento que se utilizó para detectar un seísmo fue inventado por el filósofo chino Chang Heng en el año 132 A.D. Era una urna con ocho caras de dragones dispuestas hacia las ocho direcciones principales de un compás. Cuando tenía lugar un terremoto, uno o más dragones abría la boca y dejaba salir una bola. La dirección del movimiento determinaba qué dragón había soltado la bola. Se dice que el instrumento fue capaz de detectar un terremoto que tuvo lugar a más de 400 kilómetros de distancia.
Nadie conoce el interior del instrumento, aunque se especula sobre si puede albergar algún tipo de péndulo que activa los dragones.
¿Hay algún lugar en el planeta donde podamos vivir a salvo de los terremotos?
Desgraciadamente, no existe ningún sitio en la Tierra donde podamos vivir a salvo de desastres naturales. Si bien los terremotos suelen darse en las zonas donde hay fallas, también pueden suceder en cualquier otra. Conozca la zona donde reside, infórmese de los desastres que suelen suceder y haga lo posible para estar lo mejor preparado en cada caso. Por el momento, la mejor solución es la preparación.
Algunos animales como losdelfinesy losmurciélagoslo utilizan de forma parecida alradaren su orientación. A este fenómeno se lo conoce comoeco localización. Se trata de que las ondas emitidas por estos animales son tan altas que “rebotan” fácilmente en todos los objetos alrededor de ellos, esto hace que creen una “imagen” y se orienten en donde se encuentran.
Usos
Losultrasonidosson utilizados habitualmente en aplicaciones industriales (medición de distancias, caracterización interna de materiales,ensayos no destructivosy otros). También se emplean equipos de ultrasonidos en ingeniería civil, para detectar posibles anomalías y en medicina (verecografía,fisioterapia,ultrasonoterapia).
Un ejemplo del uso del ultrasonido en el campo médico son los dispositivos tales como el doppler fetal, el cual utiliza ondas de ultrasonido de entre 2 a 3 MHz para detectar la frecuencia cardíaca fetal dentro del vientre materno.
También son utilizados como repelente para insectos. Hay varias aplicaciones para computadoras y celulares, las cuales reproducen una onda acústica como fue explicado anteriormente, la cual molesta a los insectos, en especial a los mosquitos.
Imágenes por ultrasonido en el cuerpo humano
Diagnóstico por imágenes con ultrasonido general en hospitales:La máquina de ultrasonido crea imágenes que permiten examinar varios órganos en el cuerpo. Esta máquina envía ondas sonoras de alta frecuencia que hacen eco en las estructuras corporales y un computador recibe dichas ondas reflejadas y las utiliza para crear una imagen. A diferencia de losRayos X, en este examen no se presenta ninguna exposición a la radiación ionizante. Al igual que cualquier onda, el ultrasonido sufre el fenómeno de atenuación dentro de las diferentes estructuras del cuerpo, como regla general a mayor frecuencia se logra menor penetración y a la inversa, a menor frecuencia podemos lograr mayor penetración.
Las frecuencias típicas utilizadas para aplicaciones en abdomen pueden ir desde 2,0 Mhz a 5,0 Mhz mientras que para regiones como mama, músculo-esqueléticas, tiroides, etc., las frecuencias pueden oscilar entre 8,0 MHz a 16,0 MHz.
Fusión fría
Enlíquidossometidos a ultrasonidos se forman cavidades que al colapsar producen temperaturas de hasta 30.000°C. Se ha discutido la posibilidad que en estas cavidades se podría producir lafusión fría. En el colapso también se emite luz, fenómeno conocido como sonoluminiscencia.
La fusión fría es el nombre genérico dado a cualquier reacción nuclear de fusión producida a temperaturas muy inferiores a las necesarias para la producción de reacciones termonucleares (millones de grados Celsius).
De manera común, el nombre se asocia a experimentos realizados a finales de los 80 en células electrolíticas en los que se sugería que se podía producir la fusión de deuterio en átomos de helio produciendo grandes cantidades de energía. Estos experimentos fueron publicados en la revista científica Nature pero la fusión fría como tal fue descartada al poco tiempo por otros equipos constituyendo el artículo de Nature uno de los fraudes más escandalosos de la ciencia en los tiempos modernos
Principales aplicaciones
Fisioterapia
El ultrasonido enfisioterapiautiliza la compresión y dilatación cíclica de ondas de frecuencia entre 1 y 3 Mhz (Megahertz o millón de ciclos por segundo), si bien se usan frecuencias entre 7000 y 33000 hertz. La absorción máxima en tejidos blandos oscila en el rango de 2 a5 cm, y la intensidad decrece cuando las ondas penetran mas profundamente. Se absorben primariamente por eltejido conectivo: ligamentos,tendones,fasciay tejido decicatrización. El aparato de ultrasonido que se utiliza genera este tipo de onda a través del efecto piezoeléctrico inverso, que consiste en la aplicación de voltaje a un cristal (el más utilizado es el cuarzo)para producir la deformación del mismo millones de veces por segundo, provocando vibraciones que van a ser las encargadas de provocar los efectos fisiológicos en el organismo.
Los beneficios del ultrasonido en este ámbito son de dos tipos: térmicos y no térmicos. Los efectos térmicos se deben al calentamiento por absorción de las ondas sonoras. Los efectos no térmicos se deben acavitación, microinducción e inducción acústica. La cavitación resulta de la producción de burbujas microscópicas de aire, que transmiten las vibraciones de forma tal que estimulan la membrana celular. Esta estimulación física parece mejorar la capacidad de reparación celular en la respuesta a las inflamaciones.
La fisioterapia ultrasónica suele recomendarse para tratamiento demúsculosy articulaciones, aunque no existe evidencia clara de su efectividad.
Absorción de medicamentos
Se ha utilizado ultrasonido en varias terapias medicamentosas para mejorar lafarmacodinamiaen tejidos predeterminados, incluyendo la absorción transdérmica, la concentración de quimioterapia en el sitio del tumor, o la disposición de drogas trombolíticas en uncoágulo sanguíneo. Adicionalmente se ha aplicado para facilitar la soldadura en una fractura ósea.
Los efectos de la exposición a un ultrasonido de 1,58megahertz en el transporte de drogas sobre tejidos blandos se incrementan cuando se aplica un gradiente de presión para inducir la convección de fluidos a través del mismo. La farmacodinamia se ha medido en cerebros de equinos y músculos de aves, mostrando que el ultrasonido mejora la absorción y transporte, más aún cuando se aplica presión externa. Una teoría sobre el particular que se investiga enCornelles que la exposición al ultrasonido delparénquimacerebral incrementa la penetración del material infundido.
Tratamiento de litiasis
Enlitiasisel ultrasonido se ha utilizado para complementar lacirugíaendourológica, facilitando la extracción decálculosgrandes mediante su previa desintegración. El método ha sido superado por tratamientos de onda neumática, ondas electro hidráulicas oláserpulsátil que no presentan la desventaja de los efectos térmicos del ultrasonido, considerando la potencia necesaria para logra la desintegración.
Sin embargo, se han desarrollado equipos de ultrasonido que generan ondas de choque pulsátiles, lo que reduce notablemente la termogénesis.
Limpieza dental
El ultrasonido se utiliza enodontologíapara tartrectomía, vale decir, la eliminación delsarrodepositado sobre elesmalte. Este efecto se logra mediantecavitación, que permite destruir en pequeños fragmentos la capa de sales.
La hidrolipoclasia ultrasónica aprovecha los efectos de laplasmosispara hacer estallar las células hidratadas mediante ondas de choque ultrasónicas, lo que liberaglicerolque se elimina metabólicamente por heces y orina. Se aplica para reducción de abdomen, papada, interior de piernas y otras zonas con exceso de tejido adiposo.
También se utiliza el ultrasonido para reducir y mejorar estéticamentecicatricesprovenientes de heridas o cirugía.
Ultrasonoterapia
Laultrasonoterapiaoterapia ultrasónicaes una disciplina que se engloba dentro de lafisioterapia, y consiste en el arte y la ciencia del tratamiento de lesiones yenfermedades mediante la aplicación de ondas deultrasonido.
Los efectosterapéuticosde la emisión de ondas de ultrasonido en el tejido humano vivo son dos fundamentalmente: uno térmico o mecánico y otro químico. Para la regeneración tisular, el haz ultrasónico provoca un efecto decavitaciónque aumenta la permeabilidad de la membrana celular así como precipita la degranulación de losmacrófitosy la liberación de histamina para, de una manera controlada, iniciar la respuesta inflamatoria previa a toda regeneración fibroblástica.
La ultrasonoterapia, en sus modalidades de pulsada o continua, se aplica en procesos inflamatorios, lesiones delmúsculoy eltendóny otras como laalgodistrofia simpático refleja.
También existe la posibilidad de combinarla con las distintas modalidades deelectroterapia.
La ultrasonoterapia es una prescripción médica y debe ser aplicada por unfisioterapeuta.
Se requiere de la utilización de un gel o una loción conductora para un mejor deslizamiento del cabezal, un óptimo desempeño en la terapia y una mejor absorción por el paciente.
Hay que tener presente que el ultrasonido es una terapia mecánica y no puede englobarse dentro del ámbito de terapias que utilizan el campo electromagnético como origen energético. El origen sónico de este tratamiento debe tenerse presente especialmente ante pacientes que presenten una especial debilidad ósea, fractura u osteoporosis, por el efecto de impacto que el sonido tiene en las superficies duras del organismo. La fijación del ultrasonidos en un único punto puede traer como consecuencia la generación de los llamados "puntos calientes".
los ultrasonidos también poseen propiedades terapéuticas. Científicos de universidades británicas sugieren que la energía de estas ondas se pueda usar para que aumente la cantidad de medicamento que puede entrar en las células. La base está en que los ultrasonidos crean poros en las membranas celulares que regulan de algún modo la entrada de fármacos en la célula. Otras investigaciones se centran en el control del flujo sanguíneo cerebral, lo cual sería de gran ayuda a los médicos para prevenir crisis en este órgano.
Tratamiento de productos alimenticios
Desde hace unos años, se han venido desarrollando numerosas técnicas para el tratamiento de los alimentos. Frente a los métodos tradicionales, como la refrigeración, el ahumado, la pasteurización,... se están imponiendo otros nuevos como las altas presiones o los ultrasonidos.
Lo primero que diremos es que estas técnicas están en investigación. La aplicación de ultrasonidos se llama de procesado mínimo puesto que la idea es destruir los microorganismos que dañan los alimentos pero sin cambiar la apariencia externa de los mismos. Lo que hacen las ondas ultrasónicas es destruir la membrana celular de estos organismos, provocándoles la muerte como es lógico. De todas formas, esta técnica no es válida para cualquier producto puesto que algunos conducen muy bien los ultrasonidos y otros no.
Últimamente se está investigando también en la aplicación de ultrasonidos a la purificación del agua, concretamente para la limpieza de filtros. La clave está en el fenómeno de la cavitación: si logramos que se produzcan burbujas y que estas colisionen limpiando la suciedad de los filtros tendremos un excelente método para depurar el agua.
Las técnicas ultrasónicas también tienen su aplicación en el cálculo del porcentaje de grasa de un alimento. Esto se debe a que hueso, músculo y grasa poseen impedancias acústicas distintas, luego se puede medir el grosor del tejido graso y hacer una estimación del total de grasa contenido en el cuerpo.
Aplicaciones físicas
Las aplicaciones físicas de los ultrasonidos se centran, esencialmente en la medida de las propiedades elásticas y las condiciones de propagación en los sólidos. La idea aquí es, simplemente, el estudio de la propagación de un ultrasonido en el material. Otras aplicaciones se centran en el estudio de explosiones, determinación de las propiedades físicas de líquidos y gases, localización de baches de aire (fundamental para la navegación aérea), etc.
Aplicaciones químicas
Los ultrasonidos también tienen aplicaciones en el campo de la Química. Su principal función aquí es la de activar ciertos compuestos con el fin de acelerar las reacciones químicas en los procesos de fabricación de materiales organometálicos. En los últimos años, se ha creado una nueva rama de la Química: la Sonoquímica, con un futuro interesante.
Aplicaciones técnicas
La utilización de los ultrasonidos en la industria es variada. Podemos encontrar detectores de defectos en piezas metálicas, medición de espesor de las mismas, apertura automática de puertas, etc.
Quizá una de las aplicaciones más importantes en este sentido sea la soldadura de plásticos por ultrasonidos. Ventajas hay muchas: no es necesario un precalentamiento, es muy rápido, no genera contaminantes, la unión es en general mejor que con otros métodos, etc. Normalmente es necesaria una presión de lo materiales a unir pero, en las soldadoras más modernas, no es fundamental. La pieza clave, como se puede ver a la izquierda, es el sonotrodo, aparato hecho de aluminio y titanio normalmente (materiales con buenas propiedades acústicas) que convierte los ultrasonidos en energía calorífica, la cual funde el plástico y lo une. Dicha energía es proporcional a la amplitud de la onda ultrasónica, como podemos imaginar. Las frecuencias de trabajo se sitúan entre los 20 y 40 Khz. y la potencia es del orden de algunos miles de watios.
Uso del Ultrasonido en ciertos animales
Ciertos mamíferos utilizan frecuencias muy altas que son los ULTRASONIDOS , utilizados por los cetáceos (ballenas, delfines) que se guían por el eco y responden a frecuencias hasta 130.000 Hz
Los delfines emiten de forma continua chasquidos y silbidos.
Los primeros consisten en pequeños pulsos de 300 sonidos por segundo que se generan desde un mecanismo situado justo debajo del espiráculo y que se utilizan para la ecolocación de los objetos (funciona como un sonar). El melón (abombamiento de la frente situado encima de la mandíbula superior), consta principalmente de grasa y aceite, y actúa como una pantalla acústica que mejora la resolución de la emisión de sonidos. La mandíbula inferior, también llena de aceite, ayuda a la transmisión del eco reflejado por los objetos, y recibido por la zona posterior de dicha mandíbula, hacia el oído. Este sistema de ecolocación, similar al de los murciélagos, permite a los delfines navegar y detectar a sus presas con suma facilidad. Respecto a los silbidos, son sonidos de tono uniforme que provienen de la parte profunda de la laringe. Se utilizan para comunicar estados de alarma, excitación sexual y, tal vez, otros estados emocionales.
En el caso de los ratones estos usan el ULTRASONIDO para la comunicación entre madre y la cría, ya que con la vocalización de frecuencias altas por parte de su madre estimula el desarrollo del comportamiento normal de las crías. La emisión de sonidos va desde los 30Khz hasta sobrepasar los 80 Khz.
En el caso de los murciélagos el ultrasonido es usado para la localización de los insectos y para volar sin chocarse. Consiste en la emisión vocal de pulsos sonoros de alta frecuencias de hasta 130 Khz y en varias repeticiones en lapsos muy cortos de tiempo a razón de 30 a 50 por segundo; lo que le permite al murciélago detectar la posición de los objetos y su dirección de vuelo en el caso de los insectos.
Esto se debe a que la gran cantidad de ultrasonidos emitidos en milisegundos van a chocar con los objetos y se reflejan en los grandes pabellones de las orejas de estos animales, estos analizan y codifican las formas en su cerebro, reconociendo de que se trata ya sea enemigos, comida o paredes.
El hecho de que estos animales emitan ultrasonidos se debe a que tiene que ser sonidos en una frecuencia que los demás animales no capten para que no se asusten.
Las frecuencias emitidas al principio son muy altas y luego van bajando pero manteniéndose en ULTRASONICAS por ejemplo empiezan en 80 Khz y terminan en 48Khz, otros pueden empezar en mas de 100 Khz y terminar en 60 Khz.
Dependendiendo de las especies de murciélagos pueden sobrepasar de 100 Khz las emisiones de ULTRASONIDOS.
En la década del ochenta, Brock Fentor, zoólogo de la Universidad de York, en Ontario (Canadá), esbozó la hipótesis de que los murciélagos aprendieron primero a usar el ultrasonido y solo después que desarrollaron la capacidad para volar. A fin de sustentar su teoría indicó que tres musarañas, parientes cercanos de los murciélagos, utilizan sonidos ultrasónicos con el propósito de comunicarse entre sí.
CONTROL REMOTO DE CIRCUITOS CEREBRALES MEDIANTE ULTRASONIDOS
Apartándose por completo de los usos más comunes de los ultrasonidos, un grupo de neurocientíficos en la Universidad Estatal de Arizona ha desarrollado técnicas de ultrasonido pulsado que pueden estimular a distancia la actividad de la circuitería cerebral. Sus descubrimientos proporcionan conocimientos importantes sobre cómo se puede utilizar el ultrasonido de baja potencia para la neuroestimulación no invasiva de circuitos cerebrales y potencialmente para nuevos tratamientos de enfermedades mentales y otros trastornos cerebrales.
Aún cuando nos resulte difícil de imaginar el día en que los médicos puedan tratar los trastornos causados por el estrés post-traumático, las lesiones cerebrales e incluso la enfermedad de Alzheimer, activando un aparato electrónico mediante un interruptor, la mayoría de nosotros hemos experimentado algunas de las numerosas aplicaciones del ultrasonido en nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, se utiliza en la obtención de imágenes fetales y para otros diagnósticos médicos, en la limpieza ultrasónica de dientes, en fisioterapias, o en extirpaciones quirúrgicas.
El ultrasonido cuenta además con muchos otros usos fuera del ámbito clínico, incluyendo la producción farmacéutica, el procesamiento de alimentos, la comprobación no destructiva de materiales, el sonar, ciertos sistemas de comunicación, algunas técnicas de estudio oceanográfico, y la cartografía acústica.
Los estudios del ultrasonido y sus interacciones con los tejidos biológicos tienen una rica historia que se remonta al final de la década de 1920. Varios grupos de investigación han demostrado, a lo largo de más de medio siglo, que el ultrasonido puede producir cambios en tejidos excitables, como los nervios y los músculos, pero los estudios detallados sobre neuronas en el ámbito celular han sido insuficientes.
El equipo liderado por William "Jamie" Tyler fue capaz de desentrañar cómo el ultrasonido puede estimular la actividad eléctrica de neuronas a través de la monitorización óptica de la actividad de circuitos neuronales, mientras los investigadores simultáneamente propagaban ultrasonido de baja frecuencia y baja intensidad a través de tejidos cerebrales.
El grupo de investigación descubrió que el ultrasonido de baja frecuencia y baja intensidad suministrado de forma remota incrementó la actividad de canales iónicos de sodio y de calcio que se abren mediante voltaje. Este incremento de actividad fue lo bastante grande como para disparar los potenciales de acción y permitir la liberación de neurotransmisores de las sinapsis. Debido a que estos procesos son fundamentales para la transferencia de información entre las neuronas, los autores plantean que este tipo de ultrasonido proporciona una nueva y eficaz herramienta para la modulación de la actividad de circuitos neuronales.
Muchos de los métodos convencionales de estimulación utilizados por los neurocientíficos exigen el uso e implantación de electrodos de estimulación, que requieren de contacto directo con el tejido nervioso o la introducción de proteínas exógenas.
ONDAS ELECTROMAGNETICAS Y SUS APLICACIONES
El uso más habitual de las ondas de radio con efecto terapéutico se lleva a cabo mediante el uso de corrientes alternas de frecuencia superior a los 100Khz
A diferencia de las corrientes alternas de frecuencia menor, las ondas de radio no tienen un efecto exito motor(estimulante del sistema neuromuscular), sino que producen en el organismo un efecto térmico. Gracias a las ondas de radio se dispone de un mecanismo parar realizar una termotrapia en el interior del organismo de manera homogénea.
MICROONDAS:
Las ondas microondas tienen muchas aplicaciones. Una de ellas es la de los hornos, su funcionamiento se basa en el hecho de que la radiación electromagnética de muy alta frecuencia tiene mucha energía, por lo que hay una transferencia de calor muy grande a los alimentos en un corto tiempo, además se utilizan en las comunicaciones y en el radar.
Rayos Infrarrojos:
Los rayos infrarrojos se utilizan comúnmente en nuestra vida cotidiana; cuando encendemos el televisor y cambiamos de canal con nuestro control remoto, en
El supermercado los productos se identifican cuando el lector de precios lee el código de barras; los CD y DVD los oímos y vemos gracias a los rayos infrarrojos
Estas so solo algunas de las aplicaciones de los rayos infrarrojos.También se utilizan en sistemas de seguridad de casa y museos, medicina…etc.
LOS RAYOS X
Los rayos X se emplean sobre todo en los campos de la investigación científica, la industria y la medicina.El estudio de los rayos X ha desempeñado un papel primordial en la física teórica, sobre todo en el desarrollo de la Mecánica Cuántica , como una herramienta de investigación. Los rayos X han permitido confirmar experimentalmente las teorías cristalográficas .Utilizando métodos de difracción de rayos X es posible identificar las sustancias cristalinas y determinar su estructura. Los métodos de difracción de rayos X también pueden aplicarse a sustancias pulverizadas que sin ser cristalinas presentan alguna regularidad en su estructura molecular. Mediante estas metodologías se pueden identificar sustancias químicas y determinar el tamaño de partículas ultramicroscópicas. Los elementos químicos y sus isótopos pueden identificarse mediante espectroscopía de rayos X, la cual determina la longitud de onda de sus espectros de líneas
Característicos. Varios elementos fueron descubiertos mediante el análisis de espectro de rayos X.
Muchos productos industriales se inspeccionan de forma rutinaria mediante rayos X como una medida de fiscalización de piezas defectuosas las cuales se pueden detectar a tiempo y eliminar en el lugar de producción.
Existen además otras aplicaciones de los rayos X, entre las que figuran la identificación de gemas falsas, la detección en los aeropuertos de mercancías de contrabando, de explosivos , drogas o algún tipo de arma , en general para detectar objetos peligrosos en los equipajes. Los rayos X ultra blandos se emplean para determinar la autenticidad de obras de artes y para restaurar cuadros.
En el área médica se utilizan como herramienta de diagnóstico, las conocidas radiografías permiten al médico observar el interior del cuerpo humano. En la radio terapia se emplean para tratar enfermedades como el cáncer exponiendo los tumores a la radiación.
RAYOS GAMMA
Los rayos gamma provenientes del cobalto 60 son utilizados para esterilizar instrumentos que por otros métodos no pueden ser esterilizados. Los rayos gamma también son utilizados en radioterapia.
ESTOS CONTENIDOS CORRESPONDEN AL SEGUNDO SEMESTRE DEL AÑO 2012
ACTIVIDAD:
1.- Estos contenidos deben ser comprendidos y estudiados. Corresponden a las semanas desde el 13 de agosto al 1 de septiembre. la evaluación será en la semana comprendida entre el 3 de septiembre al 7 de septiembre
2.-Elabora un vocabulario con los términos desconocidos y busca su significado.
3.-Realiza un esquema de las aplicaciones de las ondas, separando las ondas electromagnéticas y las ondas sonoras.
4.-Caracteriza el espectro de ondas electromagnéticas y el espectro auditivo.
Todas estas actividades deben estar hechas en tu cuaderno de física el día que las clases se normalicen.
