Intensidad en física: definición y medición

¿Qué es la intensidad?

Imagine que está parado en la acera y comienza a escuchar una sirena débil de ambulancia que acelera su camino desde la derecha. La intensidad del sonido de la sirena es baja mientras la ambulancia está lejos; se vuelve más fuerte a medida que la ambulancia se acerca a usted, alcanza un máximo cuando está más cerca de usted y disminuye nuevamente a medida que la ambulancia se aleja a toda velocidad.

La intensidad describe la cantidad de cantidades físicas, como el sonido y la salida de luz de una fuente. Se refiere a la magnitud, o fuerza, de una determinada cantidad física en una determinada ubicación en el espacio. Dependiendo del tipo de cantidad física, la intensidad se puede medir de diferentes formas. Veamos algunos ejemplos.

Intensidad de las ondas sonoras

Volviendo a la sirena de la ambulancia, la intensidad del sonido, percibida como volumen por el oído humano, se mide como la potencia del sonido por unidad de área en un lugar determinado. Dado que es más fácil hablar sobre qué tan fuerte es algo cuando tenemos un punto de referencia, los científicos usan el término nivel de intensidad del sonido , denotado L I y medido en decibelios (dB), para describir el volumen de los sonidos de cualquier fuente.

Aquí hay una tabla de diferentes niveles de intensidad de sonido, con datos tomados del sitio web de la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU.:

El nivel de intensidad del sonido se calcula como la relación entre la intensidad del sonido, I , con respecto a nuestro umbral de audición, I o . Tenga en cuenta que I y I o se miden en vatios por metro cuadrado. Aquí está la ecuación que se usa para calcular L I :

Recuerde que dado que se usa la escala logarítmica, la intensidad de las ondas sonoras de una conversación a 60 dB es órdenes de magnitud mayor que la de un susurro a 35 dB.

Intensidad de las ondas electromagnéticas

Ahora describamos cómo se puede medir y calcular el brillo de un cuerpo celeste. Tenga en cuenta que aunque solo mencionaremos las estrellas en nuestra discusión, es igualmente aplicable a cualquier objeto en el espacio exterior que emita o refleje luz, incluidos los planetas. Es decir, estas ecuaciones se pueden aplicar a cualquier cuerpo celeste que emita o refleje luz.

Imagínese mirando el cielo nocturno y mirando las estrellas. Notarás que algunas estrellas parecen ser más brillantes que otras. Los astrónomos calculan este brillo aparente comparando la intensidad de luz de una estrella dada con respecto a una estrella de referencia.

Podemos cuantificar la intensidad de salida de luz de una estrella dada dividiendo su luminosidad, o energía electromagnética emitida por unidad de tiempo, por el producto de 4 * pi y la distancia de la Tierra a la estrella al cuadrado:

Tenga en cuenta que la luminosidad se puede medir de dos maneras: detectando todas las frecuencias de ondas electromagnéticas que irradian desde la estrella o solo aquellas visibles para el ojo humano. Como ya sabrá, el ojo humano solo es sensible a un pequeño rango de frecuencias dentro del espectro electromagnético, lo que significa que puede ver colores, como rojo y azul, pero no rayos X ni ondas de radio. Para nuestros propósitos aquí, estamos interesados ​​en el brillo de una estrella según lo observado por el ojo humano, por lo que utilizaremos la medición de la luminosidad de las frecuencias de luz visible. Como sucedió con el sonido, los astrónomos clasifican el brillo de las estrellas en una escala logarítmica.

En la ecuación anterior, m estrella y m ref se refieren a las magnitudes aparentes de brillo, lo que significa que la distancia de la Tierra a la estrella afecta qué tan brillante parece ser una estrella. Por ejemplo, el sol parece mucho más brillante que cualquier otra estrella simplemente porque está más cerca de nosotros.

Pero, ¿y si quisiéramos conocer el verdadero brillo de una estrella determinada? ¿Qué tan brillante es el sol en comparación con la estrella Vega si ambos están a la misma distancia de nosotros? Bueno, los astrónomos se refieren a este brillo verdadero como magnitud absoluta, y se calcula utilizando valores de intensidad como si todas las estrellas estuvieran a 10 parsecs, o 3,084 * 10 ^ 17 metros, de la Tierra. Afortunadamente, existe una ecuación simple que puede convertir entre magnitudes aparentes y absolutas:

Resumen de la lección

La intensidad en física se refiere a la magnitud de las cantidades físicas y puede medirse de múltiples formas. Tanto para las ondas de sonido como para las de luz, la intensidad se calculó dividiendo la potencia de salida por el área y luego usando una ecuación logarítmica para comparar la intensidad de un objeto dado con la de un objeto de referencia. Entonces, la próxima vez que tenga una cena romántica, sentado junto a una ventana y mirando el cielo nocturno, puede contarle a su pareja sobre las ecuaciones que acabamos de aprender … o tal vez no.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador