12-11-2018 Profesora Nicol Villagra G. · 2018-11-12 · Un buen ejemplo de onda se produce cuando...

12-11-2018 Profesora Nicol Villagra G. 1

OBJETIVO DE APRENDIZAJE 01

Identificar y analizar los elementos de una onda

y la clasificación de las ondas.



¿Has escuchado antes esta palabra?

¿Te has preguntado cómo escuchamos? ¿Cómo llegala señal de televisión o de radio a nuestra casa?¿Cómo es posible que nos comuniquemos porcelular? ¿Cómo las ballenas se comunican entresí? ¿Cómo los murciélagos, a pesar de ser ciegos,esquivan objetos y atrapan su alimento?... Prontodescubrirás las respuestas a estas preguntas

¿Qué entiendes por onda?

Antes de empezar…

Cuando se arroja una piedra al agua se producenondas. En ellas las partes del medio sedesplazan sólo distancias cortas. Sin embargo através de ellas una onda puede transportarenergía a través de grandes distancias (Ej:Tsunamis).


¿Qué es una onda?

Se podría definir una onda como unaperturbación que se propaga por el espacio yque es capaz de transportar energía de unpunto a otro, pero no materia.


¿Cómo representamos una onda?

Es muy común representar gráficamente unaonda con la gráfica sinusoidal. A los untosmáximos les llamamos crestas o montes, y alos puntos mínimos les llamamos valles.


Vibraciones y ondas

• Movimiento vibratorioEs el movimiento de vaivén de una partícula en torno a una posición de

equilibrio. Es característico de lo que ocurre cuando estiramos un resortedel que está unido un cuerpo y lo dejamos oscilar. Se observa que va yviene pasando por una posición de equilibrio. El movimiento de unpéndulo simpe también es un tipo de movimiento vibratorio.

Cuando tiempo en completar una oscilación (o vibración) y la separaciónmáxima de la posición de equilibrio es siempre la misma decimos que setrata de un movimiento armónico simple (mas).


La vibración es la causa de generación de todo tipo de ondas. Toda fuerza que se aplique sobre un objeto genera perturbación.


Un buen ejemplo de onda se produce cuando una gota cae en un estanque de agua.


En este caso, lugar donde se origina la onda y desde donde se propaga a otrasregiones del espacio (foco), es el centro, y la energía se propaga en círculosconcéntricos, alejándose cada vez más.

¿Qué tipo de movimiento crees que tendría un objeto que flota en el agua en lascercanías del foco?, ¿cómo evidenciaría el paso de la onda?

PERTURBACIÓN FOCO PROPAGACIÓN

Fuentes de vibraciones


Vibraciones en láminas

Vibraciones en cuerdas

Vibraciones en cavidades

✓ Vibraciones en láminas

Un ejemplo de este tipo de vibración,puede ser una regla apoyada enuna mesa, con uno de sus extremoslibre.

Al mover el extremo libre hacia abajoy, luego, soltarlo, ¿qué observarías?¿cuál sería la posición de equilibriode la regla?

Si disminuye la extensión que quedalibre y repites la experiencia. ¿Quéocurriría con la vibración?


Hay múltiples ejemplos de este tipode vibraciones: la oscilación de lascuerdas de los instrumentosmusicales, incluso basta contensar lo suficiente una cuerda denailon (hilo de pescar) para que alpulsarla ésta vibre.


✓ Vibraciones en cuerdas


✓ Vibraciones en cavidades

¿Has notado que al soplarhorizontalmente la boca de una botellase emite un sonido? Algo similar ocurreal soplar una flauta o cualquierinstrumento de viento, en todos los casosse habla de vibraciones en cavidades.¿Cuál es el cuerpo o medio material quevibra en estos casos?

¿Cómo se transporta una onda?

Si tomas el extremo libre de una cuerda que está amarrada a un soporte y que se encuentra tensa, y le aplicas un movimiento vertical, se genera un pulso que viaja a través de ésta. Cada partícula de la cuerda permanece en reposo hasta que el pulso se transmite por ella, originando que se mueva hacia arriba y luego hacia abajo, regresando posteriormente al reposo.


• Si se mantiene constante el movimiento del extremo de la cuerda, la propagación a lo largo de ella producirá un tren de ondas.


Características y elementos de ondas


Elementos temporales de una onda

• Periodo: Es el tiempo que demora una partícula u objeto enrealizar una oscilación o ciclo completo. Su unidad de medidaes el segundo s y se representa por la letra T.

• Frecuencia: Corresponde al número de oscilaciones completaso ciclos que se producen por unidad de tiempo. Se representacon la letra f y se mide en hertz (Hz), cuando el intervalode tiempo corresponde a 1 segundo.

esoscilacionden

empleadoTiempoT

=

empleadoTiempo

esoscilaciondenf

=


Relación entre período y frecuencia

Tenemos la luz 1 que enciende cada 2

segundos.

Tenemos la luz 2 que enciende cada

1 segundo.

Tenemos la luz 3 que enciende cada

0,5 segundos.


Mayor periodo

Menor periodo

Es decir, estamos frente a lo que, en lenguaje matemático, sellama una relación de proporcionalidad inversa. Esto lopodemos expresar de la siguiente manera:

fT

1=

Tf

1=ó


Elementos espaciales de una onda

• Longitud de onda: A la distancia entre dos frentes de ondaconsecutivas, se le llama longitud de onda y la abreviaremoscon la letra griega λ (lambda).

• Amplitud de onda: Representa la elongación máxima quealcanzan las partículas en un determinado medio en suvibración. Mientras mayor es la amplitud de una onda, mayores la energía que se propaga. La amplitud se indica con la letraA.

Rapidez de propagación de una onda

• La rapidez es una de las magnitudes físicas más importantes.

• Ella da la razón de cambio entre la distancia recorrida y eltiempo.

• La unidad física de la rapidez en el Sistema Internacional deUnidades es metro/segundo (m/s).

• Nos interesa saber con qué rapidez se propaga una onda, paraello debemos considerar la definición general de rapidezcomo:

• Donde d es la distancia, y t es el intervalo de tiempoempleado en recorrer esa distancia.


t

dV

=

• En el caso de una onda, las características espaciales y temporales que podríamos conocer son su longitud de onda y su período respectivamente.

• Por lo tanto, la rapidez de propagación de una onda la podemos determinar de la siguiente manera:

• Donde se mide en metros y T en segundos.

• Ahora bien, como el período está ligado de manera inversa proporcional con la frecuencia, al remplazar el período por 1/f, nos queda:

• Donde la rapidez se mide en m/s, la longitud de onda en m, y la frecuencia en Hz.


TV

=

fV =

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• Ten presente que la rapidez de una onda la determinan laspropiedades del medio por el cual se propaga.

• Por ejemplo, el sonido viaja más rápidamente en el aguaque en el aire

• La rapidez de propagación no cambia si la onda permaneceen el mismo medio y a la misma temperatura.

• Entonces, si la frecuencia aumenta, el valor de la longitudde onda disminuye.

• Si el período aumenta, el valor de la longitud de ondatambién lo hará.

OBJETIVO DE APRENDIZAJE 02

Clasificar las ondas, según dirección, medio,sentido y dimensión de propagación.


Tipos de ondas


Ondas

Dirección de movimiento de las partículas, respecto

al desplazamiento de la onda

Longitudinales

Transversales

Medio de propagación

Mecánicas

Electromagnéticas

Sentido de propagación

Viajeras

Estacionarias

Dimensiones en que se propaga una onda

Unidimensionales

Bidimensionales

Tridimensionales

Dirección de movimiento de las partículas, respecto al desplazamiento de la onda


En una onda transversal, ladirección de propagación de esta yla dirección de vibración de laspartículas del medio sonperpendiculares.

En una onda longitudinal, laspartículas del medio oscilan en lamisma dirección de propagación dela onda, originándose zonas decompresión y rarefacción.


ONDA LONGITUDINAL

ONDA TRANSVERSAL

Medio de propagación


A todas aquellas ondas que se propagana través de un medio material formadopor partículas, se les denominaondas mecánicas.

Existe otro tipo de ondas que nonecesitan un medio material parapropagarse, por lo tanto, pueden viajarpor un medio o por el vacío y sedenominan ondas electromagnéticas.

Sentido de propagación


Las ondas viajeras se propagan libremente porel espacio, transportando energía, y pueden sermecánicas o electromagnéticas, transversales olongitudinales. En este tipo de ondas sucedeque la amplitud va disminuyendo a medida quese aleja de su fuente, de la misma manera queun sonido se hace cada vez más débil con ladistancia.


Las ondas estacionarias se forman cuando una onda viajera serefleja invertida con respecto de la onda incidente, en el extremode un determinado medio; de esa manera, ambas ondas sesuperponen (la original y la reflejada), generando una onda queparece estar fija. Entonces, cada partícula del medio oscila con unaamplitud fija. Este fenómeno puede ocurrir en cuerdas vibrantes,como las del piano o la guitarra, y en tubos como el caso de unaflauta o el tubo de un órgano. En las ondas estacionarias la energíano se propaga libremente, sino que está confinada en unadeterminada región del espacio.

Dimensiones en que se propaga una onda


Unidimensionales. Se propaganen una sola dirección, comoocurre en cuerdas y en resortes.

Bidimensionales. Se propagan endos direcciones. Es lo que seobserva cuando cae un objeto enun recipiente con agua.

Tridimensionales. Sepropagan en tres direcciones.Ejemplo de este tipo deondas son el sonido y la luz.

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