Los logaritmos en la vida real
Muchas magnitudes del mundo real crecen o se miden de forma exponencial, y los logaritmos sirven para manejarlas. Vamos a ver las tres aplicaciones más conocidas.
1. El pH de las disoluciones
El pH mide la acidez de una disolución:
donde $[H^+]$ es la concentración de iones de hidrógeno (en mol/L).
$[H^+] = 10^{-3}$ mol/L
1. Sustituimos: $pH = -\log(10^{-3})$ 2. Como $\log(10^{-3}) = -3$, entonces $pH = -(-3) = 3$ 3. Un pH menor que 7 indica una disolución ácida; $pH = 3$ es ácida (por ejemplo, el vinagre)
Un pH de 7 es neutro (agua pura) y un pH mayor que 7 es básico. Por ejemplo, con $[H^+] = 10^{-8}$ se obtiene $pH = 8$ (básico).
2. La escala Richter
La escala Richter mide la magnitud de los terremotos. Cada unidad de magnitud significa que la amplitud de las ondas se multiplica por 10.
terremoto de magnitud 6 frente a uno de magnitud 5
- La diferencia es $6 - 5 = 1$ unidad
- La amplitud es $10^1 = 10$ veces mayor
- Un terremoto de magnitud 7 frente a uno de magnitud 5: $10^{7-5} = 10^2 = 100$ veces mayor
3. Crecimiento de poblaciones
Si una población se duplica cada cierto tiempo, su tamaño sigue una potencia de 2, y el logaritmo nos da el tiempo.
bacterias que se duplican cada hora
Empieza con 1 bacteria y se duplica cada hora. ¿Cuántas horas tardará en haber 64?
1. Tras $t$ horas hay $2^t$ bacterias 2. Queremos $2^t = 64$ 3. Como $64 = 2^6$, entonces $t = 6$ horas
4. El sonido: decibelios
Los decibelios (dB) miden la intensidad del sonido con logaritmos. Cada 10 dB significa que la intensidad se multiplica por 10: un sonido de 60 dB es 10 veces más intenso que uno de 50 dB, y 100 veces más intenso que uno de 40 dB.
Pasos para resolver un problema con logaritmos
1. Identifica la base: en potencias de 2, usa $\log_2$; en potencias de 10, usa $\log$. 2. Expresa el número como potencia de la base si es posible (por ejemplo, $64 = 2^6$). 3. Iguala los exponentes o usa la definición de logaritmo. 4. Comprueba que la respuesta tiene sentido en el contexto.
Errores comunes
- Confundir pH ácido y básico: pH menor que 7 es ácido, mayor que 7 es básico.
- En Richter, restar magnitudes y elevar 10 a esa diferencia: magnitud 7 frente a 5 es $10^2$, no $10 \cdot 2$.
- Olvidar que en el crecimiento de poblaciones el tiempo depende de los periodos de duplicación, no de la población final directamente.