I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO

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¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…!

CÓDIGO: PA-01-01

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Nombres y Apellidos del Estudiante: Grado: NOVENO

Periodo: III

Docente: Duración: 15 HORAS

Área:

CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL

Asignatura: FISICA

ESTÁNDAR:

Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas teniendo en cuenta transferencia y

transporte de energía y su interacción con la materia.

INDICADORES DE DESEMPEÑO:

Comprende los conceptos básicos del movimiento ondulatorio y reconoce la naturaleza y el comportamiento

de la luz.

EJE(S) TEMÁTICO(S):

Movimiento ondulatorio

REFLEXION

“No seas para tu generación un arbolillo sino un cedro” (SIR THOMASBROWNE)

ORIENTACIONES

Para el desarrollo de la guía debes tener en cuenta las siguientes indicaciones:

1. Copio en el cuaderno el estándar, los indicadores de desempeño y los ejes temáticos.

2. Leo la reflexión.

3. Leo y analizo la exploración, respondo las preguntas que allí se encuentran.

4. Desarrollo las actividades. Estas son por procesos, es decir se irán desarrollando en horas de clase; no podrá

adelantar actividades en casa.

5. Al finalizar cada actividad se hará la respectiva explicación para aclarar dudas, se calificará y se evaluará.

EXPLORACIÓN

Para muchas ballenas y delfines, el mundo se define por sus sonidos.

Estas especies utilizan sistemas de ecolocalización para navegar y cazar,

basándose en el rebote de las ondas que emiten para localizar objetos.

Navegar de esta forma requiere una capacidad auditiva altamente desarrollada.

Científicos en Estados Unidos descubrieron ahora que este sentido puede ser

ajustado y afinado.

Los investigadores venían monitoreando los sentidos de Kina, una falsa orca u

orca negra (Pseudorca crassidens), mientras cazaba.

Paul Nachtigall, del Departamento de Zoología de la Universidad de Hawaii, y Alexander Supin, de la Academia Rusa

de Ciencias, midieron el registro auditivo de una ballena y encontraron que podía reducirlo cuando anticipaba ruidos

fuertes.

Toda su cabeza funciona como un gran mecanismo auditivo", dijo Nachtigall. "Hay muchas vías por las que el sonido

llega hasta los oídos".

Los científicos colocaron sensores para medir la actividad eléctrica en el cerebro de Kina.

"Los sonidos más altos producen ondas cerebrales más grandes y los sonidos menos intensos producen ondas

menores", explicó Nachtigall.

Los investigadores hicieron que Kina escuchara un tono neutral y luego una secuencia de pulsos de sonido de cinco

segundos a 170 decibeles, el equivalente a los producidos por un rifle disparado a un metro de distancia.

Luego de un tiempo Kina aprendió que el tono neutral precedía a la secuencia de sonidos intensos. Cada vez que

escuchaba el sonido neutral, un beep, la ballena ajustaba su sensibilidad auditiva de forma que las ondas cerebrales

producidas por los ruidos intensos se hacían menores.

Nachtigall cree que los mamíferos que utilizan ecolocalización pueden haber desarrollado esta capacidad de ajuste

para protegerse de sus propios ruidos.

"Los sonidos que producen son muy altos, pueden superar los 230 decibeles", dijo el investigador a la BBC.

Los científicos esperan que su descubrimiento pueda ser utilizado en el futuro para proteger a los mamíferos marinos

en su medio silvestre.

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Algunos estudios demostraron que ballenas y delfines están siendo dañados por ruidos producidos por la actividad

humana, por ejemplo, a través de sonares utilizados en navegación o maniobras militares y pistolas de aire usadas en la

exploración de gas y petróleo.

Respondo:

¿Puedo explicar el sistema de ecolocalización de las ballenas?

¿Sabes que es una onda? Puedes explicar el concepto con un ejemplo.

CONCEPTUALIZACION

TEMA 1: LAS ONDAS

1. CONCEPTOS BASICOS

La definición de onda trae implícitos algunos conceptos preliminares.

Sistema físico: es cualquier regiòn del espacio con los elementos que se encuentran en ella. El sistema debe

estar delimitado claramente con el fin de facilitar su estudio. Por ejemplo, un gas contenido en un recipiente,el

agua de un estanque, las hojas de un árbol y un móvil que se desplaza por una carretera, son sitemas físicos.

Equilibrio y perturbación: imagina un estanque cuya superficie está en reposo porque no hay viento u otro

factor externo que produzca alguna alteración o perturbación en ella. Se tiene que el sitema fisico del estanque

está en equilibrio. Decimos entonces que un cuerpo o conjunto de cuerpos está en equilibrio cuendo sus

carácterícas no varían en el transcurso del teimpo.

Ahora, si lanzas una piedra al centro del estanque, inmediatamente comenzarás a observar la formación de

ondas de forma circular en su superficie: rompiste el equilibrio del sistema porque al lanzar la piedra,

realizaste una perturbación sobre él. Decimos entonces que una perturbación es cualquier fenómeno que

altera las características de un sistema físico que estaba en equilibrio.

2. LAS ONDAS Y SU NATURALEZA

Las ondas se producen cuando en un sistema físico en equilibrio ocurre una perturbación.

Las vibraciones dan origen a las ondas, sin embargo es importante destacar que aunque las

ondas producen vibración de la materia, no transportan materia; solo transportan energía.

De acuerdo con su naturaleza, las ondas se clasifican en mecánicas y electromagnéticas.

2.1 Ondas mecánicas

Una onda mecánica es una perturbación de las propiedades mecánicas de un

medio material (posición, velocidad y energía de sus átomos o moléculas) que

se propaga en el medio.

Todas las ondas mecánicas requieren:

Alguna fuente que cree la perturbación.

Un medio en el que se propague la perturbación.

Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro.

El sonido es el ejemplo más conocido de onda mecánica, que en los fluidos se propaga como onda

longitudinal de presión. Los terremotos, sin embargo, se modelizan como ondas elásticas que se propagan por el

terreno. Por otra parte, las ondas electromagnéticas no son ondas mecánicas, pues no requieren un material para

propagarse, ya que no consisten en la alteración de las propiedades mecánicas de la materia (aunque puedan alterarlas

en determinadas circunstancias) y pueden propagarse por el espacio libre (sin materia).

2.2 Ondas electromagnéticas

Una onda electromagnética es la forma de propagación de

la radiación electromagnética a través del espacio. Y sus aspectos

teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que

admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas

mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio

material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vacío.

Las ondas luminosas son ondas electromagnéticas cuya

frecuencia está dentro del rango de la luz visible.

Las ondas electromagnéticas son transversales; las

direcciones de los campos eléctrico y magnético son

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perpendiculares a la de propagación. Son ejemplos de ondas electromagnéticas, las ondas de radio, las microondas, los

rayos ultravioleta y la luz visible.

3. MAGNITUDES CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS

Las magnitudes físicas que permiten diferenciar y clasificar a las ondas son: la amplitud, la longitud de onda, el

período, la frecuencia y la velocidad de propagación.

Elongación y amplitud A la distancia que existe en cualquier instante entre la posición de la partícula y la posición de equilibrio se la llama

elongación (y). Se mide en metros en el SI.

La elongación máxima se llama amplitud (A) de la onda. Esta es una magnitud importante, pues las ondas con mayor

amplitud transportan, en general, más energía.

Longitud de onda Se llama longitud de onda (λ) a la distancia existente entre dos puntos de la onda que

se encuentran en un instante dado en el mismo estado de vibración. Dicho de otra

forma, es la distancia que la onda recorre en un ciclo. Se mide en metros en el SI y se

representa por la letra griega lambda (λ).

Período El período es el tiempo que tarda la vibración que se propaga en recorrer un espacio igual a la longitud de onda.

En una onda mecánica coincide con el tiempo que tarda una partícula en realizar una oscilación completa. En el

Sistema Internacional el período se expresa en segundos y se simboliza por la letra T.

Frecuencia La frecuencia es el número de vibraciones u oscilaciones completas que se realizan en un segundo.

La frecuencia es, por tanto, la inversa del período: f = 1/T. así, si una partícula realiza cuatro vibraciones completas en

un segundo, la frecuencia será de 4 Hz y el período será entonces de 1/4 de segundo.

En el Sistema Internacional, la frecuencia se mide en Hertz (Hz) o en 1/s (s-1

). Se representa con la letra f o con la

letra griega ν (nu).

Por ejemplo, si en uno de los extremos de una cuerda con el otro extremo fijo a un punto se producen 6 vibraciones en

2 segundos, el periodo, es decir, el tiempo empleado en realizar una vibración se calcula así:

Período=2s/6= 0.33 s como la frecuencia es el número de vibraciones realizadas en un segundo, tenemos que la

frecuencia es: 6vb/2s=3vb/s= 3 Hz

Velocidad de propagación Cuando un movimiento vibratorio se propaga en un medio homogéneo, lo hace con movimiento uniforme (velocidad

constante) en todas direcciones. Sin embargo, la velocidad de propagación es distinta para cada medio.

La velocidad de propagación es la relación que existe entre un espacio recorrido igual a una longitud de onda y el

tiempo empleado en recorrerlo (el periodo).

Matemáticamente se expresa así:

v = λ T

También se puede expresar teniendo en cuenta la relación entre el período y la frecuencia. Sustituyendo la frecuencia

(f = 1/T) en la ecuación de arriba:

v = λ · f

En el Sistema Internacional (SI), la velocidad de una onda se mide en m/s. Cuando la onda pasa de un medio a otro

distinto, la velocidad con que se propaga se modifica, al igual que la longitud de onda. Pero la frecuencia se conserva.

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Relación entre la frecuencia y el periodo de una onda

Cuando la frecuencia de una onda aumenta, el periodo disminuye. Si una

onda se propaga de tal manera que en 10 segundos realiza 40 vibraciones, el

periodo T, es decir el tiempo en realizar una vibración se calcula así:

T=10s/40=1/4 s

la frecuencia ,f, es decir, el número de vibraciones en un segundo se calcula

así:

f=40vb/10s= 4Hz

la situación anterior ilustra que el periodo, T, y la frecuencia, f, se relacionan mediante la expresión:

f= 1_

T

Por ejemplo si el extremo de una cuerda se mueve de tal manera que las partículas de la cuerda emplean 0,2 segundos

en producir una vibración, se concluye que el período de la onda es 0,2 segundos y la frecuencia, a partir del periodo

se obtiene como:

f= 1 = 5 Hz

0,2 s

Relación entre la frecuencia, la longitud de onda y la rapidez de propagación

Cuando un movimiento se produce con rapidez constante, v, la distancia recorrida, d, en el tiempo, t, empleado en

recorrer dicha distancia se calcula mediante la expresión:

d=v.t

como una onda periódica con rapidez,v,recorre una distancia igual asu longitud de onda, λ, mientras transcurre un

periodo, T, la rapidez de la onda periódica se expresa como: λ= v. T

puesto que la frecuencia y el periodo se relacionan mediante la expresión: T= λ/f tenemos que la rapidez de la onda se

expresa como:

λ=v. λ, donde, v= λ. f

f

4. ONDAS TRANSVERSALES Y ONDAS LONGITUDINALES

4.1 ONDAS TRANSVERSALES

Una onda transversal es una onda en movimiento que se caracteriza porque sus

oscilaciones ocurren perpendiculares a la dirección de propagación. en la figura

puedes apreciar el movimiento en alguna partes de un resorte largo, en el cual se

propaga una onda transversal.

dirección de propagación

4.2 ONDAS LONGITUDINALES

Una onda longitudinal es una onda en la que el movimiento de oscilación

de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la

onda. Las ondas longitudinales reciben también el nombre de ondas de

presión u ondas de compresión. Algunos ejemplos de ondas longitudinales

son el sonido y las ondas sísmicas de tipo P generadas en un terremoto.

dirección de propagación

5. FENOMENOS ONDULATORIOS

Las propiedades de las ondas se manifiestan a través de una serie de fenómenos que constituyen lo esencial del

comportamiento ondulatorio. Así, las ondas rebotan ante una barrera, cambian de dirección cuando pasan de un medio

a otro, suman sus efectos de una forma muy especial y pueden salvar obstáculos o bordear las esquinas.

El estudio de los fenómenos ondulatorios supone la utilización de conceptos tales como periodo, frecuencia,

longitud de onda y amplitud, y junto a ellos el de frente de onda, el cual es característico de las ondas

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bidimensionales y tridimensionales. Se denomina frente de ondas al lugar geométrico de los puntos del medio

que son alcanzados en un mismo instante por la perturbación. Las ondas que se producen en la superficie de un

lago, como consecuencia de una vibración producida en uno de sus puntos, poseen frentes de onda circulares. Cada

uno de esos frentes se corresponden con un conjunto de puntos del medio que están en el mismo estado de vibración,

es decir a igual altura. Debido a que las propiedades del medio, tales como densidad o elasticidad, son las mismas en

todas las direcciones, la perturbación avanza desde el foco a igual velocidad a lo largo de cada una de ellas, lo que

explica la forma circular y, por tanto, equidistante del foco, de esa línea que contiene a los puntos que se encuentran en

el mismo estado de vibración.

5.1 Reflexión de ondas

La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre

en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa

al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido

y las ondas en el agua.

Reflexión de ondas

5.2 Refracción de ondas

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se

produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de

refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.

Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado.

También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice

de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque

el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es

aplicable a cualquier tipo de onda.

Cuando un rayo se refracta al pasar de un medio a otro, el ángulo de refracción con el que entra es igual al ángulo en

que sale al volver a pasar de ese medio al medio inicial.

5.3 Difracción de ondas

La difracción es un fenómeno característico de las ondas, éste se basa en el curvado y esparcido de las ondas cuando

encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras,

ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede

cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de

ondas de luz de un láser debe finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

Refracción de ondas Difracción de ondas

5.4 Superposición de ondas

Cuando dos ondas viajan a través de una cuerda y en sentido contrario, se dice que se produce superposición de ondas,

y se produce una onda resultante. Por ejemplo el sonido que percibimos en un concierto ofrecido por una orquesta es

el resultado de la superposición de los sonidos producidos por cada instrumento.

5.5 Interferencia de ondas

Cuando dos o más ondas d la misma naturaleza se superpone, ocurre el fenómeno de interferencia. Si dos ondas se

encuentran en el mismo punto de tal manera que una cresta de una coincide con un valle de la otra, se produce

interferencia destructiva.

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Superposición de ondas Interferencia de ondas

TEMA 2: EL SONIDO

2.1 El sonido es un fenómeno vibratorio transmitido en forma de ondas. Para que se genere

un sonido es necesario que vibre alguna fuente. Las vibraciones pueden ser transmitidas a

través de diversos medios elásticos, entre los más comunes se encuentran el aire y el agua.

La fonética acústica concentra su interés especialmente en los sonidos del habla: cómo se

generan, cómo se perciben, y cómo se pueden describir gráfica y/o cuantitativamente.

2.2 Naturaleza del sonido

Ondas Sonoras

El sonido es el resultado de una perturbación que se propaga en un medio elástico. El exceso de presión característico

de la perturbación descripta se denomina presión sonora. Este tipo de movimiento en el cual no es el medio en si

mismo sino alguna perturbación lo que se desplaza se denomina onda. Cuando la onda tiene lugar en un medio líquido

o gaseoso se denomina onda acústica. Cuando resulta audible, se llama onda sonora.

Las ondas acústicas viajan habitualmente a velocidad constante, que depende del medio y de las condiciones

ambientales tales como la temperatura. A temperatura ambiente la velocidad del sonido en el aire es c = 345 m/s .

Esto significa que para recorrer una distancia de 345 m el sonido demora 1 s. En el agua el sonido viaja más de 4 veces

más rápido que en el aire. Cuando hay gradientes de temperatura (variaciones de temperatura entre dos zonas), tal

como sucede entre puntos distantes algunos cientos de metros, o que se encuentran a diferentes alturas, el camino que

sigue el sonido es curvilíneo en lugar de recto.

Cada vez que un objeto vibra, produce cambios de presión en el medio en el que se encuentra, pues al paso de las

ondas las particulas se aglomeran o se separan entre sí. Las regiones entre las cuales las partículas se agrupan o se

aglomeran se llaman zonas de comprensión, y las regiones en las cuales las partículas se separan entre sí se dispersan

se llaman zona de expansión. De acuerdo con esta descripción, podemos decir que las ondas sonoras son

longitudinales.

El sonido, por lo gneral, se propaga con mayor rapidez en los sólidos que en los líquidos, y a su vez es mayor en los

líquidos que en los gases. El sonido en los sólidos se propaga con mayor rapidez en el que tiene medor densidad, por

ejemplo el aluminio tiene menor densidad que el acero por lo tanto, el sonido se propaga con mayor rapidez en el

aluminio. Lo mismo ocurre en los líquidos, la glicerina tiene menor densidad que el agua, por lotanto, se propaga con

mayor rapidez en la glicerina; en los gases,, la rapidez del sonido depende de la temperatura, de tal manera que a

mayor temperatura la rapidez del sonido es mayor, por ejemplo en el aire, en el aire a 0ºC, la rapidez del sonido es 331

m/s mientras que en el aire a 15ºC, la rapidez de propagación del sonido es 340 m/s.

En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos mayor que en

los gases:

La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20º) es de 343 m/s. Existe una ecuación creada

por Newton y posteriormente modificada por Laplace que permite obtener la velocidad del sonido en el aire

teniendo en cuenta la variable de la temperatura..

En el agua(a 35 °C) es de 1.493 m/s (a 22 °C) es de 1.498 m/s.

En la madera es de 3.700 m/s.

En el hormigón es de 4.000 m/s.

En el acero es de 6.100 m/s.

En el aluminio es de 6.300 m/s

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2.3 Características del sonido

2.3.1 Tono del sonido o La altura

Indica si el sonido es grave, agudo o medio, y viene determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras,

medida en ciclos por segundo o hercios (Hz).

vibración lenta = baja frecuencia = sonido grave.

vibración rápida = alta frecuencia = sonido agudo.

Para que los humanos podamos percibir un sonido, éste debe estar comprendido entre el rango de audición de 20 y

20.000 Hz. Por debajo de este rango tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos. A esto se le denomina

rango de frecuencia audible. Cuanta más edad se tiene, este rango va reduciéndose tanto en graves como en agudos.

En la música occidental se fueron estableciendo tonos determinados llamados notas, cuya secuencia de 12 (C, C#, D,

D#, E, F, F#, G, G#, A, A#, B) se va repitiendo formando octavas, en cada una de éstas se duplica la frecuencia. La

diferencia entre distintas notas se denomina Intervalo.

2.3.2 Intensidad del sonido: Es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido, es decir, lo fuerte o suave de

un sonido. La intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la amplitud y nos

permite distinguir si el sonido es fuerte o débil.

La intensidad del sonido se divide en intensidad física e intensidad auditiva, la primera está determinada por la

cantidad de energía que se propaga, en la unidad de tiempo, a través de la unidad de área perpendicular a la dirección

en que se propaga la onda. Y la intensidad auditiva que se fundamenta en la ley psicofísica de Weber-Fechner, que

establece una relación logarítmica entre la intensidad física del sonido que es captado, y la intensidad física mínima

audible por el oído humano.

Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Esta

cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en decibelios (dB) en honor al científico e

inventor Alexander Graham Bell.

De acuerdo con la intensidad, los sonidos se clasifican en sonidos fuertes y sonidos débiles.

El diapason es un instrumento metalico en forma de U, que cuando se golpea una de sus

ramas, siempre produce un sonido a la misma frecuencia.

2.3.3 El timbre

Es la cualidad que confiere al sonido los armónicos que acompañan a la frecuencia

fundamental. La voz propia de cada instrumento que distingue entre los sonidos y los ruidos.

Esta cualidad es la que permite distinguir dos sonidos, por ejemplo, entre la misma nota (tono) con igual intensidad

producida por dos instrumentos musicales distintos. Se define como la calidad del sonido. Cada cuerpo sonoro vibra

de una forma distinta. Las diferencias se dan no solamente por la naturaleza del cuerpo sonoro (madera, metal, piel

tensada, etc.), sino también por la manera de hacerlo sonar (golpear, frotar, rascar).

Una misma nota suena distinta si la toca una flauta, un violín, una trompeta, etc. Cada instrumento tiene un timbre que

lo identifica o lo diferencia de los demás. Con la voz sucede lo mismo. El sonido dado por un hombre, una mujer, un/a

niño/a tienen distinto timbre. El timbre nos permitirá distinguir si la voz es áspera, dulce, ronca o aterciopelada.

También influye en la variación del timbre la calidad del material que se utilice. Así pues, el sonido será claro, sordo,

agradable o molesto.

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¿Cómo podemos diferenciar la voz de una persona?

En el interior de la laringe se encuentran dos bandas de ligamentos tensos

llamadas cuerdas vocales, que controlan el flujo de aire que entra y sale. En

el momento en el cual se produce la espiración del aire, las cuerdas vocales

cierran la laringe causando diferencias de presión a ambos lados. Al pasar el

aire separa las cuerdas, las cuales se vuelven a cerrar cuando el aire ha

pasado, la repetición de esta acción genera una serie de vibraciones que dan

lugar al sonido de la voz humana. La frecuencia de vibración depende de la

tensión a la cual se cometen las cuerdas y de la masa de las mismas. Por lo

general, la voz de las mujeres es más aguda que la voz de los hombres, sin

embargo, las personas pueden simular otro timbre de voz cuando tensionan las cuerdas vocales.

2.4 La reflexión del sonido

Reflexión se refiere al fenómeno por el cual una onda se absorbe o refleja.

Los fenómenos relacionados con la reflexión del sonido son:

Las ondas estacionarias. Una onda estacionaria se produce por la suma de una onda

y su onda reflejada sobre un mismo eje. Dependiendo cómo coincidan las fases de la

onda incidente y de la reflejada, se producirán modificaciones en el sonido (aumenta

la amplitud o disminuye), por lo que el sonido resultante puede resultar

desagradable. En determinadas circunstancias, la onda estacionaria puede hacer que la sala entre en resonancia.

El eco. La señal acústica original se ha extinguido, pero aún no es devuelto el sonido en forma de onda reflejada. El

eco se explica porque la onda reflejada nos llega en un tiempo superior al de la persistencia acústica.

La reverberación. Se produce reverberación cuando las ondas reflejadas llegan al oyente antes de la extinción de la

onda directa, es decir, en un tiempo menor que el de persistencia acústica del oído.

2.5 El sonido y el oido humano

El oído es uno de los cinco sentidos del sistema sensorial, que tiene la

capacidad de percibir el sonido (percepción sonora).

Anatomía del oído

En los mamíferos, el oído o sistema auditivo consta de tres partes.

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Oído externo

Las ondas sonoras llegan al pabellón auricular y son dirigidas hacia el conducto auditivo externo, donde resultan

amplificadas a ciertas frecuencias. Finalmente llegan a la membrana timpánica, a partir de la cual, las vibraciones se

transmiten por medio sólido.

Oído medio

Incluye la trompa de Eustaquio, un conducto que comunica directamente el oído medio con la faringe, igualando la

presión entre las dos bandas del tímpano. Por otro lado también está formado por la cadena de huesecillos conformada

por el martillo, yunque y estribo, que son el camino de las vibraciones mecánicas hacia la ventana oval, que es otra

membrana que provoca una vibración en el líquido contenido dentro del caracol. La cadena de huesecillos transforma

un estímulo del medio aéreo a un medio líquido a través de la ventana oval.

Oído interno

La cóclea o caracol contiene el órgano de Corti, que en humanos consta de entre 24.000 y 30.000 células ciliadas que

descansan sobre la membrana basilar. Las regiones de esta membrana vibran a distintas frecuencias características (en

humanos, entre 0.02 y 20 kHz aproximadamente), en función de la distancia desde la ventana oval. Las células ciliadas

se activan y transmiten información nerviosa cuando vibra la parte de la membrana basilar sobre la que se encuentran.

Este es el principio fundamental de la tonotopía (organización de las neuronas en los diversos núcleos del sistema

auditivo, en función de la frecuencia del sonido al que responden mejor) del sistema auditivo. Finalmente la

información nerviosa llega al cerebro, cada oído por separado.

2.6 Cuerdas y tubos sonoros

En las cuerdas y en los tubos sonoros se producen ondas que se

propagan a lo largo de ellos y se reflejan en sus extremos formando

lo que se conoce como ondas estacionarias.

Dos cuerdas del mismo material con longitudes diferentes, con igual grosor y sometidas a la misma tensión, producen

sonidos de diferente frecuencia.

En los tubos sonoros, los instrumentos de viento, el sonido se produce por la vibración de las partículas de la columna

de aire encerrada en el tubo. Ejemplo, para hacer sonar una flauta tenemos que soplar en su interior y el sonido emitido

varía si tapamos unos u otros orificios.

TEMA 3: LA LUZ

3. LA LUZ: Se llama luz (del latín lux, lucis) a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por

el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación

conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en

el espectro visible.

La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.

3.1 Espectro electromagnético: Conjunto de ondas electromagnéticas que se propagan de manera ondulatorias y con

velocidad constante, que es la de la luz, aproximadamente de 300.000 km/s. Las ondas electromagnéticas se dividen en

luz visible, infrarroja, ultravioleta, rayos X, rayos gama, radiofrecuencia y microondas. Cada onda se diferencia en la

frecuencia (número de vibraciones en la unidad de tiempo) y la longitud (distancia entre dos ondas sucesivas).

Frecuencia y longitud de onda son inversamente proporcionales, por esto su producto siempre es constante e igual a la

velocidad de la luz. Todas las ondas electromagnéticas y en particular, las ondas de luz se propagan en el vacío con

una rapidez de 3.108 m/s.

3.1.1 Ondas de radio

Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética. Una onda de radio tiene una longitud de onda mayor

que la luz visible. Las ondas de radio se usan extensamente en las comunicaciones.

Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan sólo unos cuantos milímetros (décimas de pulgadas), y pueden

llegar a ser tan extensas que alcanzan cientos de kilómetros (cientos de millas). En comparación, la luz visible tiene

longitudes de onda en el rango de 400 a 700 nanómetros, aproximadamente 5 000 menos que la longitud de onda de

las ondas de radio. Las ondas de radio oscilan en frecuencias entre unos cuantos kilohertz (kHz o miles de Hertz) y

unos cuantos terahertz (THz o 1012

Hertz).

3.1.2 Microondas

La frecuencia de la microondas es mayor que la frecuencia de las ondas de radio, por tanto, la longitud de onda de las

microondas es menor que la longitud de onda de la ondas de radio. Con seguridad conoces las ventajas de un horno

microondas. En este electrodoméstico, el agua contenida en los alimentos absorbe las microondas, lo cual hace que la

temperatura de los alimentos aumente rápidamente. Los microondas son utilizados en las comunicaciones para la

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información de transmisión de una forma más eficiente.

3.1.3 Radiación infrarroja

La radiación infrarroja, radiación térmica o radiación IR es un tipo de electromagnética de mayor longitud de onda que

la luz visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz visible y

mayor que las microondas. Su rango de longitudes va desde unos 0,7 hasta los 100 micrómetros.1 La radiación

infrarroja es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 Kelvin, es decir, −273,15 grados

Celsius (cero absoluto).

Cuando un cuerpo aumenta su temperatura emite radiación infrarroja, por tal razón cuando acercamos una mano a una

plancha caliente, sentimos el aumento de temperatura aun sin hacer contacto con ella.

3.1.4 Luz visible

Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la

radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay

límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá a longitudes de onda desde 400 a

700 nm aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.

3.1.5 Radiaciones Ultravioleta

Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la

radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay

límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá a longitudes de

onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir

longitudes de onda desde 380 a 780 nm.

El exceso de radiación ultravioleta resulta dañino para los seres vivos; por ejemplo, en los

seres humanos puede provocar cáncer en la piel. La falta de exposición también es

perjudicial, ya que esta favorece la producción de vitamina D, indispensable para el

crecimiento.

3.1.6 Rayos X

La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de

imprimir las películas. Los actuales sistemas digitales permiten la obtención y visualización de la imagen radiográfica

directamente en una computadora (ordenador) sin necesidad de imprimirla. La longitud de onda está entre 10 a

0,01 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la

luz visible).

3.1.7 Rayos gamma

La radiación gamma o rayos gamma (γ) es un tipo de radiación electromagnética, y por tanto

constituida por fotones, producida generalmente por elementos radiactivos o por procesos

subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. También se genera en

fenómenos astrofísicos de gran violencia.

Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar

en la materia más profundamente que la radiación alfa y la beta. Pueden causar grave daño al núcleo de las células, por

lo cual se usan para esterilizar equipos médicos y alimentos.

3.2 Naturaleza de la luz

En nuestra vida cotidiana presentamos muchos fenómenos en los que interviene la luz, consideremos diferentes formas

de producción de ondas luminosas.

3.2.1 Fuentes de luz

La incandescencia es el proceso de emisión de luz como resultado de un aumento de la temperatura. Los

bombillos comunes emiten luz debido a que el delgado filamento de tungsteno del que

están provistos se calienta por efecto del paso de corriente eléctrica a través de él.

La fosforescencia se basa en la propiedad de varios materiales para emitir luz durante

ciertos intervalos de tiempo luego de ser iluminados, por lo cual brillan en la oscuridad.

Estos materiales se utilizan en los avisos publicitarios y en las señales de tránsito.

La fluorescencia se presenta en los tubos fluorescentes en los cuales se remplaza el

filamento de los bombillos por un gas. Cuando se aplica determinado voltaje al tubo, los

electrones chocan con los átomos del gas y estos emiten radiación ultravioleta, se recubre el tubo con fosforo,

el cual al recibir la radiación ultravioleta emite luz visible.

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3.2.2 Propagación de la luz

La luz se propaga en línea recta. A la recta que representa la dirección de

propagación de la luz se le llama rayo de luz. Al iluminar un cuerpo opaco

de tamaño relativamente grande, aparecen dos zonas claramente

diferenciadas; la sombra que es un circulo oscuro en el interior y la

penumbra, que es una franja que rodea a la sombra.

3.3 Reflexión de la luz

Es el cambio de dirección, en el mismo medio, que experimenta un rayo luminoso

al incidir oblicuamente sobre una superficie. Para este caso las leyes de la

reflexión son las siguientes:

1a. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un

mismo plano.

2a. ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

3.3.1 Clases de reflexión

Reflexión especular – si la superficie de un material es microscópicamente lisa y plana, como en el

caso del vidrio float, los haces de luz incidentes y reflejados crean el mismo ángulo con una normal a

la superficie de reflexión produciendo una reflexión especular.

Reflexión difusa – si la superficie de un material es ‘rugosa’, y no microscópicamente lisa, se

producirán reflexiones difusas. Cada rayo de luz que cae en una partícula de la superficie obedecerá

la ley básica de la reflexión, pero como las partículas están orientadas de manera aleatoria, las

reflexiones se distribuirán de manera aleatoria. Una superficie perfecta de reflexión difusa en la

práctica reflejaría la luz igualmente en todas direcciones, logrando una terminación mate perfecta.

3.3.3 Espejos

Un espejo es una superficie pulida en la que al incidir la luz, se refleja siguiendo las leyes de la reflexión.

El ejemplo más sencillo es el espejo plano. En este último, un haz de rayos de luz paralelos puede cambiar de

dirección completamente en conjunto y continuar siendo un haz de rayos paralelos, pudiendo producir así una imagen

virtual de un objeto con el mismo tamaño y forma que el real. La imagen resulta derecha pero invertida en el eje

normal al espejo. Los espejos pueden ser planos o esféricos.

Espejos planos

Un espejo plano es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega

con unacapacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior).

Los espejos planos se utilizan con mucha frecuencia. Son los que usamos cada mañana para

mirarnos. En ellos vemos nuestro reflejo, una imagen que no está distorsionada.

Espejos esféricos Son aquellos que tienen una superficie esférica; pueden ser

cóncavos o convexos.

Los espejos convexos producen una imagen virtual de menor tamaño que el objeto y que se

encuentra a una distancia menor del espejo que la distancia ala cual se encuentra el objeto.

Los epejos que se utilizan en los parqueadero son convexos.

Los epejos concavos tienen la curvatura en el sentido contrario de los epejos convexos. Los

epejos concavos como los que se utilizan para maquillarse producen imágenes reales e

invertidas cuando el objeto se colocaa mayor distancia, que la distancia entre el foco y el espejo. ( los rayos al

reflejarse se encuentran en un punto llamado foco).

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3.4 Refracción de la luz

Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la

luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de

distinta naturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, en general, la

mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno óptico.

El fenómeno de la refracción va, en general, acompañado de una reflexión, más o menos débil,

producida en la superficie que limita los dos medios transparentes. El haz, al llegar a esa superficie límite, en parte se

refleja y en parte se refracta, lo cual implica que los haces reflejado y refractado tendrán menos intensidad luminosa

que el rayo incidente. Dicho reparto de intensidad se produce en una proporción que depende de las características de

los medios en contacto y del ángulo de incidencia respecto de la superficie límite. A pesar de esta circunstancia, es

posible fijar la atención únicamente en el fenómeno de la refracción para analizar sus características.

3.4.1 Dispersión de la luz

La luz procedente de una estrella, conocida como luz blanca, es una superposición de luces de diferentes colores, las

cuales presentan una longitud de onda y una frecuencia específicas. La dispersión de la luz es un fenómeno que se

produce cuando un rayo de luz blanca atraviesa un medio transparente (por ejemplo un prisma) y se refracta,

mostrando a la salida de éste los respectivos colores que la constituyen.

3.4.2 lentes

Una lente es un medio transparente de forma especial que produce

cambios en la dirección de la luz que incide en ellos.

Clases de lentes

Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por el

borde, y concentran (hacen converger) en un punto los rayos de luz

que las atraviesan. A este punto se le llama foco (F) y la separación

entre él y la lente se conoce como distancia focal (f). (Una lupa es un lente

convergente). Fig. a

Las lentes convergentes se utilizan en muchos instrumentos ópticos y

también para la corrección de la hipermetropía. Las personas

hipermétropes no ven bien de cerca y tienen que alejarse los objetos. Una

posible causa de la hipermetropía es el achatamiento anteroposterior del

ojo que supone que las imágenes se formarían con nitidez por detrás de la

retina.

Las lentes divergentes son más delgadas en el centro que en los bordes.

Su focal imagen es menor que 0. Todos los rayos paralelos que inciden

sobre ella, salen divergiendo de la misma, de forma que parecen que

parten de un mismo punto anterior a la misma lente .fig. b.

3.5 la luz y el ojo humano

El ojo es un órgano que detecta la luz y es la base del sentido de la vista. Su función consiste básicamente en

transformar la energía lumínica en señales eléctricas que son enviadas al cerebro a través del nervio óptico.

El ojo humano funciona de forma muy similar al de la mayoría de los vertebrados y algunos moluscos; posee una

lente llamada cristalino que es ajustable según la distancia, un diafragma que se llama pupila cuyo diámetro está

regulado por el iris y un tejido sensible a la luz que es la retina. La luz penetra a través de la pupila, atraviesa el

cristalino y se proyecta sobre la retina, donde se transforma gracias a unas células llamadas fotorreceptoras en

impulsos nerviosos que son trasladados a través del nervio óptico al cerebro.1

Su forma es aproximadamente esférica, mide 2,5 cm de diámetro y está lleno de un gel transparente llamado humor

vítreo que rellena el espacio comprendido entre la retina y el cristalino.

En la porción anterior del ojo se encuentran dos pequeños espacios: la cámara anterior que está situada entre la córnea

y el iris, y la cámara posterior que se ubica entre el iris y el cristalino. Estas cámaras están llenas de un líquido que se

llama humor acuoso, cuyo nivel de presión llamado presión intraocular es muy importante para el correcto

funcionamiento del ojo.

Para que los rayos de luz que penetran en el ojo se puedan enfocar en la retina, se deben refractar. La cantidad de

refracción requerida depende de la distancia del objeto al observador. Un objeto distante requerirá menos refracción

que uno más cercano. La mayor parte de la refracción ocurre en la córnea, que tiene una curvatura fija. Otra parte de la

refracción requerida se da en el cristalino. El cristalino puede cambiar de forma, aumentando o disminuyendo así su

capacidad de refracción. Al envejecer, el ser humano va perdiendo esta capacidad de ajustar el enfoque, deficiencia

conocida como presbicia o vista cansada.

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3.6 El color de los objetos

La luz blanca que proviene del sol es una combinación de todos los colores. Cada color está caracterizado por

una frecuencia y una longitud de onda, de tal manera que la luz blanca está compuesta de luz de diferentes frecuencias,

llamadas frecuencias visibles.

Al descomponer la luz blanca en sus diferentes colores o frecuencias se ve que la intensidad no es la misma para todos

los colores que la forman. Las frecuencias más bajas que corresponden a la región del rojo son menos intensas que las

frecuencias medias del amarillo y verde, por lo que los seres humanos somos más sensibles a estos colores.

Esto explica por qué muchas señales en las calles son amarillas, y también los camiones de transporte escolar.

El color de la mayoría de los objetos se debe a la luz que reflejan. Los objetos, al ser iluminados, absorben luz de

ciertas frecuencias y reflejan luz de otras. Por eso, si un objeto se ilumina con luz blanca, pero se ve rojo, es porque

absorbe la mayoría de las frecuencias visibles y refleja la roja. Si el objeto refleja toda la frecuencia visible se verá

blanco. Si absorbe toda la luz que llega a él y no refleja ninguna, se verá negro.

Un foco de filamento emite luz en todas las frecuencias visibles pero con más intensidad en las bajas, por ello realza

los rojos. En cambio las lámparas fluorescentes son más ricas en frecuencias altas, por ello realzan los colores azules.

Esto explica por qué los colores de un objeto se ven diferentes en la luz natural del sol y bajo una luz artificia

ACTIVIDADES DE APROPIACIÓN

ACTIVIDAD 1. ONDAS

1.Escribo la definición de: sitema fisico, equilibrio, perturbación.

2.Segun la naturaleza, como se clasifican las ondas.

3.¿Que es una onda mecànica?, de que requieren, la represento graficamente, de un ejemplo.

4. ¿Qué es u8na onda elctromágnetica? La represento graficamente, doy un ejemplos.

5.Realizo un cuadro comparativo de las magnitudes caracteristicas de las ondas.

6.Explico la relación entre la frecuencia y el periodo de una onda.

7.Explico la relación entre la frecuencia, la longitud de onda y la rapidez de propagación.

8. realizo un cuadro comparativo entre ondas transversales y ondas longitudinales.

9.¿que es el frente de ondas? Explique.

10. realizo un cuadro ccomparativo de los fenómenos ondulatorios.

ACTIVIDAD 2. EL SONIDO

1.¿Que es el sonido?

2.¿Escribo la diferencia entre una onda acústica y una onda sonora?

3.A una temperatura ambiente ¿Cuál es la velocidad del sonido?

4. ¿Cuál es la dieferencia entre zonas de comprensión y zonas de expansión.

5.¿como se propaga el sonido en los sólidos, líquidos y gases?

6. Realizo un cuadro comparativo d las caracteísticas del sonido.

7. ¿Qué es el diapason? Lo represento gráficamente.

8.copio el mapa conceptual del sonido y sus caracteristicas.

9.Explico la reflexión de sonido(ondas estacionaras, eco,reverbación).

10. Explico la relación entre el sonido y el oido humano.

11.¿como se aplica el sonido en las cuerdas y los tubos sonoros?

ACTIVIDAD 3. LA LUZ

1.¿Qué es la luz?

2.¿Qué es la óptica?

3.¿Qué es el Espectro electromagnético? Y explico sus divisiones.

4. Explico diferentes formas de producción de ondas luminosas.

5. En que consiste la reflexión de la luz. Realizo gráfico.

6. Explico las clases de reflexión.

7. ¿Qué es un espejo?

8. Realizo un mapa conceptual de la clasificación de los espejos (gráficos)

9¿Qué son los lentes y cómo se clasifican?

10. Explico cómo funciona la luz y el ojo humano.

ACTIVIDAD 4. MANEJO CONOCIMIENTOS PROPIOS

1.Escribe falso o verdadero frente a cada afirmación. Justifica tu respuesta.

___Al tiempo que emplea una onda en producir una vibración se le llama frecuencia.

___La velocidad de propagación de las ondas depende del medio.

___La longitud de onda es la distancia entre dos crestas consecutivas.

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___Las ondas producidas en una cuerda son transverdales.

___La luz es una onda mecánica.

___Todas las ondas electromágneticas se propagan con la misma rapidez en el vacío.

___La frecuencia de todas las ondas elctromagneticas es la misma.

___El tono del sonido está relacionado con la amplitud de las ondas sonoras.

___A los sonidos más débiles les corresponde menor frecuencia,

___La rapidez de la propagación de la luz en el agua es mayor que la rapidez de la propagación de la luz en el vacío.

2.Complete

a.Tiempo en que una onda realiza una vibración__________________________

b.Onda que se propaga en dirección paralela a la dirección en el vibran las partículas__________________________

c.Onda que se propaga en dirección perpendicular a la dirección en la que vibran las partículas__________________

d.Fenómeno que experimentan las ondas cuando cambian de medio de propagación______________________

e. Fenómeno que experimentan las ondas cuando bordean un obstáculo.____________________________

f.Es igual al producto de la longitud de onda por la frecuencia______________________________

g.Onda que requiere de un medio material de propagación____________________________

h.Inverso del periodo__________________________

i.Transportan energía a traves de un medio de propagación________________________

3.Una onda se propaga de tal manera que las partículas del medio se realiza 10 vibraciones en 4 segundos. Calcula:

a. El periodo b. La frecuencia

4. ¿Cuál es el periodo de una onda si su frecuencia es 100 Hz?

5.En los siguientes casos, indica el medio de propagación y dí si se trata de ondas longitudinales o transversales.

a. Las ondas que se forman en la superficie del agua cuando cae una piedra.

b.Las ondas que se producen en una cuerda vertical cuando en un extremo le aplicamos un movimiento de izquierda a

derecha.

6. ¿son longitudinales o tranversales las ondas que produce el viento en una bandera que cuelga de un mástil? Explica

tu respuesta.

7. Cita cinco ejemplos de fenómenos que conozcas en los cuales se produzacan movimientos ondulatorios.

8. Completa la siguiente tabla:

λ (m) T (s) V (m/s) F (Hz)

Caso 1 0,04 100

Caso 2 0,01 4

Caso 0,01 100

9. En la siguiente figura, se muestra el aspecto de una cuerda en un instante. La rapidez con la que se propaga la onda a

trave´s de la cuerda es 2cm/s. Cada unida representa 1cm.

a. ¿Cuál es la longitud de la onda?

b. ¿Cuál es la frecuencia?

c. Construye la grafica que muestre el aspecto de la onda un segundo despues.

10.Un murcielago emite ondas de 3.4x1023

m de longitud de onda, con una rapidez de

propagación de 340 m/s.

a. Determina la frecuencia de dichas ondas.

b. ¿podemos oir estas ondas? Explica tu respuesta.

11. ¿Qué sucede con la frecuencia de una onda de luz cuando pasa del aire al agua?

12. Al colocar una tarjeta blanca frente a una fuente de luz de color roja, se ve roja.

a. ¿De que color se observa una tarjeta roja iluminada con luz roja? Explica tu respuesta

b.¿ de que color se observa una tarjeta roja iluminada con luz verde? . Explica tu

respuesta.

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SOCIALIZACIÓN

Despues de haber desarrollado responsablemente cada una de las actividades, se hará una mesa redonda para

socializarlas y aclarar dudas.

COMPROMISO

Desarrollar responsablemente las actividades de la guía, se les recomienda realizar las consultas pertinentes.

Tenga en cuenta los pasos para resolver problemas.

ELABORÓ REVISÓ APROBÓ

NOMBRES

DELIA VELANDIA CAICEDO

MARY LU SANCHEZ G. GELVER GUEVARA I.

CARGO Docentes de Área Jefe de Área Coordinador Académico

19

06

2013

21

06

2013

21

06

2013