Sistema de Unidades. Potencias y Logaritmos

Los números mucho mayores o menores que 1 son difíciles de escribir y poco gráficos, por lo que se expresan en las denominadas potencias de diez, que se calculan:

El exponente de estos números indica el número de veces que se repite el 10.  Cuando el número no sea una potencia exacta de 10 (como 34.500), se divide por la potencia de diez más próxima (10.000) y el resultado (3,45) se expresa multiplicado por la potencia obtenida: 3,45 ∙ 104.

Según lo expuesto antes el 10 podría expresarse como 101.  También se emplea este sistema para escribir los números pequeños:

De la misma forma 0,04 se puede expresar 4 ∙ 0,01 = 4 ∙ 10-2

Advertencia: cuando los números son menores de 1 la potencia negativa indica en qué posición después de la coma se encuentra el 1.  Por eso, 0,001 = 10-3.

Cuando los números son mayores de 10 la potencia indica la posición después de la coma del 1, de forma que 1.124,5 = 1.1245 ∙ 103.

Las unidades de medida también se pueden expresar con potencias, como m3, lo que indica que la base se multiplica ese número de veces por si misma:Los cálculos con potencias siguen determinadas reglas:

También se utilizan las unidades negativas, de forma que para:

Los cálculos con potencias siguen determinadas reglas:

Sólo se puede sumar y restar cuando la potencia es la misma, es decir:

Multiplicar una potencia implica sumar las potencias y dividirlas implica restarlas, de forma que:

Los números que acompañan a las potencias se manejan de forma habitual;

También se pueden efectuar cálculos sólo con los exponentes, en cuyo caso se habla de cálculos logarítmicos.  Cuando se expresa un número (100) como potencia de 10 (en este caso 102) se puede calcular su logaritmo decimal (en este caso 2), que se expresa como log 100 o lg 100.  Estos logaritmos se emplean en Fisiología para definir el valor de pH o en la escala de decibelios para la presión del sonido.

Cuando se utiliza el logaritmo natural (In) el exponente de base es e: e = 2,71 828...,

como log x = In x/ln10 y In 10 = 2,302585..., se puede realizar la conversión del ln en log y al contrario de la siguiente forma:

log x = In x/2,3

In x = 2,3 ∙ log x

Para realizar cálculos con logaritmos hay que recordar que las multiplicaciones se convierten en sumas y las potencias en multiplicaciones:

Excepciones son:

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La audiometría consiste en la determinación de los umbrales de sensibilidad auditiva de un individuo para las distintas frecuencias (espectro audible). Para ello se considera un sonido como cero decibel cuando tiene la intensidad del mínimo audible para la mayoría de la población a 1000 c/s (10-12 Watt/m2).

Las intensidades que puede captar el oído humano varían entre I0-12 W/m2 y 1 W/m2 (un factor enorme de 1012). El oído humano percibe la intensidad de un sonido como una sensación subjetiva de sonoridad. Sin embargo, si la intensidad se duplica, la sonoridad no se incrementa por un factor de 2. Experimentos realizados por vez primera por A. G. Bell mostraron que para duplicar la sonoridad, la intensidad del sonido debe aumentarse aproximadamente en un factor de 10.

La intensidad del sonido audible va desde aquel que produce sobre la membrana del tímpano una presión de 2.10-5 Newton/m2 (sonido mínimo audible; I = 10-12 Watt/m2) hasta el que produce presiones de 28 Newton/m2 (sonido máximo tolerable; I = 102 Watt/m2) (ver cuadro sgte).

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