2. Propiedades de una onda. Información importante. 1. Ondas. Preuniversitario Solidario

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1 2. Propiedades de una onda 1. Ondas Información importante. Aprendizajes esperados: Es guía constituye una herramienta que usted debe manejar para poder comprender los conceptos de: Clasificación de ondas Interferencia Modos normales Una onda es una perturbación que se propaga en un medio material o incluso en el vacío y se repite periódicamente (si es que es una sola perturbación, decimos que es un pulso). A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante. Amplitud (A) [m] Puede decirse que es la altura de la onda. Es la máxima distancia que alcanza un punto al paso de las ondas respecto a su posición de equilibrio (o la distancia a la que se encuentra el antinodo). Periodo (T) [s] Tiempo que tarda la partícula en describir una oscilación completa (o completar una longitud de onda). Sus unidades de medida son las de tiempo, siendo la más usada el segundo. Frecuencia (f) [1/s] Es el número de ciclos por unidad de tiempo. Generalmente se mide en hertz (Hz) siendo un hertz equivalente a una vibración por segundo. Por ello, también se utiliza el s-1 como unidad para medir la frecuencia. La frecuencia de una onda es la inversa de su período T, que es el tiempo que tarda en avanzar una distancia igual a su longitud de onda. Longitud de onda (λ) [m]: La longitud de onda es la distancia entre dos crestas consecutivas. Como todas las distancias, se mide en metros, aunque dada la gran variedad de longitudes de onda que existen suelen usarse múltiplos como el kilómetro (para ondas largas como las de radio y televisión) o submúltiplos como el nanómetro o el Angstrom (para ondas cortas como la radiación visible o los rayos X). Velocidad de propagación de una onda (v) [m/s] Es la velocidad con la que avanza la onda en su sentido de propagación. Se denota por v y se obtiene haciendo el producto de entre su frecuencia y su longitud de onda (o el cuociente con el período). Éste valor depende además, del medio por el cual se propaga (la luz no tiene la misma velocidad en el aire que en el agua, o el vacío). v = λ T = λ f 1

2 3. Clasificación de las ondas 3.1. Según su naturaleza Mecánicas: Se propagan a través de un medio material, en el cual son los medios que los constituyen lo que oscila. Algunos ejemplos son: una onda a lo largo de una cuerda, las olas en un lago o en el mar, ondas sísmicas y el sonido en el aire o en el agua. Electromagnéticas: o requieren un medio material, pudiendo desplazarse en el vacío. Ejemplos: la luz, ondas de radio, rayos x, microondas, rayos ultra violeta, entre otras Según la dirección de oscilación Transversales: En ellas la dirección de la oscilación es perpendicular a la dirección de propagación (si colocamos un corcho sobre el agua, notaremos que éste oscila verticalmente, aunque vemos que la ola se desplaza horizontalmente). 4. Interferencia Es el fenómeno ondulatorio que se presenta cuando en un punto incide más de una onda. Se manifiesta porque en dicho punto, la elongación (amplitud) de la onda resultante es la suma de las elongaciones de las ondas incidentes. Por ejemplo, si tuviéramos dos ondas de igual amplitud A, frecuencia f y en fase (digamos que parten al mismo tiempo), entonces ambas ondas se suman, tal como muestra la imagen. A este proceso le llamamos interferencia constructiva. Longitudinales: Son aquellas en las cuales la dirección de oscilación del medio es igual a la dirección de propagación de la onda Según su sentido de propagación: Viajeras: La propagación de esta onda se realiza en un único sentido. Ejemplo: las ondas de TV, la luz que llega de las estrellas, entre otras. Estacionarias: estas ondas resultan de dos ondas viajeras que se propagan en sentidos contrario. Una onda estacionaria se forma cuando una onda viajera incide sobre un punto fijo, obligándola a devolverse, pero invertida respecto de la primera (como una cuerda atada a una pared). Ambas ondas, la incidente y la reflejada, se combinan en forma precisa, dando origen a una onda que pareciera estar detenida con lugares de vibración nula (amplitud mínima), llamados nodos ( N en la imagen) y lugares de vibración máxima (amplitud máxima), llamados antinodos ( V en la imagen), separados por media longitud de onda (ver imagen). 2

3 Mientras que si esas mismas ondas, estuviesen desfasadas tal que el máximo (cresta) de una onda se cancele con el mínimo (valle) de la otra, como se ve en la segunda imagen, entonces tenemos interferencia destructiva. Como se ve claramente en la imagen, a medida que van aumentando los nodos, aumentan los ciclos, y por ende, la cantidad de longitudes de onda que alcanza a repetir antes de devolverse, de la forma: 5. Propagación en una cuerda Consideremos una cuerda fija por ambos extremos (como una cuerda de guitarra) y un dispositivo externo la hace vibrar (como su dedo o uñeta). La vibración avanza por la cuerda al mismo tiempo que regresa luego de rebotar con el otro extremo, de esta manera, se crean ondas estacionarias, que dependiendo de la frecuencia de vibración, será cuántos nodos tiene y cuántas longitudes de onda alcanza a completar. L = n λ 2 De esta manera, la longitud de onda, dependiendo de los nodos que haya en la onda, queda de la siguiente manera: λ = 2L n Y ya que la velocidad viene definida por v = f λ podemos despejar la frecuencia, y encontrar las frecuencias fundamentales de la cuerda: f = n v 2L 3

4 6. Ejercicios 1. Una onda se propaga a lo largo de una cuerda inextensible, de modo que en 0,5 seg recorre 13,5 m como indica la figura. Entonces su longitud de onda es: a) 4, 5[m] b) 6[m] c) 9[m] d) 13, 5[m] e) La frecuencia de una onda en el problema anterior es: a) 15[Hz] b) 3[Hz] c) 1, 5[Hz] d) 6[Hz] e) 9[Hz] 3. Si la longitud de una onda sonora en un medio A es de 2 m y en un medio B el mismo sonido se propaga con una longitud de onda de 8 m Cuál es la relación entre la velocidad en el medio A respecto del medio B? a) 2 : 3 b) 1 : 2 c) 1 : 4 d) 3 : 4 e) Se requiere información adicional. 4. Dos ondas de igual frecuencia necesariamente tienen igual: I. Velocidad de propagación II. Período III. Amplitud a) Sólo I b) Sólo II c) Sólo III d) Sólo I y II e) I, II y III. 5. En una onda, el valor de la velocidad de propagación de ésta depende de: I. La longitud de onda II. El medio por el cual se propaga III. El número de ciclos por segundo a) Sólo I b) Sólo II c) Sólo III d) I, II y III e) Ninguna de las anteriores. 6. Si una onda tiene frecuencia de 10 Hz, implica que ésta efectúa: a) 10 oscilaciones en 10 segundos b) 1 oscilación en 10 segundos c) 20 oscilaciones en 5 segundos d) 10 oscilaciones en 1 segundo e) Ninguna de las anteriores 7. Si en un sistema que vibra la frecuencia de oscilación aumenta, entonces el sistema necesariamente: a) Disminuye su amplitud b) Disminuye su periodo c) Aumenta su amplitud 4

5 d) Aumenta su periodo e) Ninguna de las anteriores 8. Las olas del mar pueden ser consideradas como ondas: a) Estacionarias b) Electromagnéticas c) Longitudinales d) Transversales e) Unidimensionales 7. Respuestas RECUERDA ENVIAR TUS DUDAS, CONSULTAS, CORRECCIO- NES, SALUDOS, ETC... A: 5

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