Profesora Nicol Villagra G. 1

Transcripción

1 Profesora Nicol Villagra G. 1

2 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 01 Identificar y analizar los elementos de una onda y la clasificación de las ondas Profesora Nicol Villagra G. 2

3 Qué entiendes por onda? Has escuchado antes esta palabra? Te has preguntado cómo escuchamos? Cómo llega la señal de televisión o de radio a nuestra casa? Cómo es posible que nos comuniquemos por celular? Cómo las ballenas se comunican entre sí? Cómo los murciélagos, a pesar de ser ciegos, esquivan objetos y atrapan su alimento?... Pronto descubrirás las respuestas a estas preguntas Profesora Nicol Villagra G. 3

4 Antes de empezar Cuando se arroja una piedra al agua se producen ondas. En ellas las partes del medio se desplazan sólo distancias cortas. Sin embargo a través de ellas una onda puede transportar energía a través de grandes distancias (Ej: Tsunamis) Profesora Nicol Villagra G. 4

5 Qué es una onda? Se podría definir una onda como una perturbación que se propaga por el espacio y que es capaz de transportar energía de un punto a otro, pero no materia Profesora Nicol Villagra G. 5

6 Cómo representamos una onda? Es muy común representar gráficamente una onda con la gráfica sinusoidal. A los untos máximos les llamamos crestas o montes, y a los puntos mínimos les llamamos valles Profesora Nicol Villagra G. 6

7 Vibraciones y ondas Movimiento vibratorio Es el movimiento de vaivén de una partícula en torno a una posición de equilibrio. Es característico de lo que ocurre cuando estiramos un resorte del que está unido un cuerpo y lo dejamos oscilar. Se observa que va y viene pasando por una posición de equilibrio. El movimiento de un péndulo simpe también es un tipo de movimiento vibratorio. Cuando tiempo en completar una oscilación (o vibración) y la separación máxima de la posición de equilibrio es siempre la misma decimos que se trata de un movimiento armónico simple (mas) Profesora Nicol Villagra G. 7

8 La vibración es la causa de generación de todo tipo de ondas. Toda fuerza que se aplique sobre un objeto genera perturbación Profesora Nicol Villagra G. 8

9 Un buen ejemplo de onda se produce cuando una gota cae en un estanque de agua. PERTURBACIÓN FOCO PROPAGACIÓN En este caso, lugar donde se origina la onda y desde donde se propaga a otras regiones del espacio (foco), es el centro, y la energía se propaga en círculos concéntricos, alejándose cada vez más. Qué tipo de movimiento crees que tendría un objeto que flota en el agua en las cercanías del foco?, cómo evidenciaría el paso de la onda? Profesora Nicol Villagra G. 9

10 Fuentes de vibraciones Vibraciones en láminas Vibraciones en cuerdas Vibraciones en cavidades Profesora Nicol Villagra G. 10

11 Vibraciones en láminas Un ejemplo de este tipo de vibración, puede ser una regla apoyada en una mesa, con uno de sus extremos libre. Al mover el extremo libre hacia abajo y, luego, soltarlo, qué observarías? cuál sería la posición de equilibrio de la regla? Si disminuye la extensión que queda libre y repites la experiencia. Qué ocurriría con la vibración? Profesora Nicol Villagra G. 11

12 Vibraciones en cuerdas Hay múltiples ejemplos de este tipo de vibraciones: la oscilación de las cuerdas de los instrumentos musicales, incluso basta con tensar lo suficiente una cuerda de nailon (hilo de pescar) para que al pulsarla ésta vibre Profesora Nicol Villagra G. 12

13 Vibraciones en cavidades Has notado que al soplar horizontalmente la boca de una botella se emite un sonido? Algo similar ocurre al soplar una flauta o cualquier instrumento de viento, en todos los casos se habla de vibraciones en cavidades. Cuál es el cuerpo o medio material que vibra en estos casos? Profesora Nicol Villagra G. 13

14 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 Profesora Nicol Villagra G. 14

15 Si se mantiene constante el movimiento del extremo de la cuerda, la propagación a lo largo de ella producirá un tren de ondas Profesora Nicol Villagra G. 15

16 Características y elementos de ondas Elementos temporales de una onda Periodo: Es el tiempo que demora una partícula u objeto en realizar una oscilación o ciclo completo. Su unidad de medida es el segundo s y se representa por la letra T. T = Tiempo empleado n de oscilaciones Frecuencia: Corresponde al número de oscilaciones completas o ciclos que se producen por unidad de tiempo. Se representa con la letra f y se mide en hertz (Hz), cuando el intervalo de tiempo corresponde a 1 segundo. f = n de oscilaciones Tiempo empleado Profesora Nicol Villagra G. 16

17 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 Profesora Nicol Villagra G. 17

18 Es decir, estamos frente a lo que, en lenguaje matemático, se llama una relación de proporcionalidad inversa. Esto lo podemos expresar de la siguiente manera: T = 1 f ó f = 1 T Mayor periodo Menor periodo Profesora Nicol Villagra G. 18

19 Elementos espaciales de una onda Longitud de onda: A la distancia entre dos frentes de onda consecutivas, se le llama longitud de onda y la abreviaremos con la letra griega λ (lambda). Amplitud de onda: Representa la elongación máxima que alcanzan las partículas en un determinado medio en su vibración. Mientras mayor es la amplitud de una onda, mayor es la energía que se propaga. La amplitud se indica con la letra A Profesora Nicol Villagra G. 19

20 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 el tiempo. La unidad física de la rapidez en el Sistema Internacional de Unidades es metro/segundo (m/s). Nos interesa saber con qué rapidez se propaga una onda, para ello debemos considerar la definición general de rapidez como: V d = t Donde d es la distancia, y t es el intervalo de tiempo empleado en recorrer esa distancia Profesora Nicol Villagra G. 20

21 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. V Ahora bien, como el período está ligado de manera inversa proporcional con la frecuencia, al remplazar el período por 1/f, nos queda: V = T = Donde la rapidez se mide en m/s, la longitud de onda en m, y la frecuencia en Hz. f Profesora Nicol Villagra G. 21

22 Ten presente que la rapidez de una onda la determinan las propiedades del medio por el cual se propaga. Por ejemplo, el sonido viaja más rápidamente en el agua que en el aire La rapidez de propagación no cambia si la onda permanece en el mismo medio y a la misma temperatura. Entonces, si la frecuencia aumenta, el valor de la longitud de onda disminuye. Si el período aumenta, el valor de la longitud de onda también lo hará Profesora Nicol Villagra G. 22

23 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 02 Clasificar las ondas, según dirección, medio, sentido y dimensión de propagación Profesora Nicol Villagra G. 23

24 Tipos de ondas Dirección de movimiento de las partículas, respecto al desplazamiento de la onda Longitudinales Transversales Ondas Medio de propagación Sentido de propagación Mecánicas Electromagnéticas Viajeras Estacionarias Unidimensionales Dimensiones en que se propaga una onda Bidimensionales Tridimensionales Profesora Nicol Villagra G. 24

25 Dirección de movimiento de las partículas, respecto al desplazamiento de la onda En una onda longitudinal, las partículas del medio oscilan en la misma dirección de propagación de la onda, originándose zonas de compresión y rarefacción. En una onda transversal, la dirección de propagación de esta y la dirección de vibración de las partículas del medio son perpendiculares Profesora Nicol Villagra G. 25

26 ONDA LONGITUDINAL ONDA TRANSVERSAL Profesora Nicol Villagra G. 26

27 Medio de propagación A todas aquellas ondas que se propagan a través de un medio material formado por partículas, se les denomina ondas mecánicas. Existe otro tipo de ondas que no necesitan un medio material para propagarse, por lo tanto, pueden viajar por un medio o por el vacío y se denominan ondas electromagnéticas Profesora Nicol Villagra G. 27

28 Sentido de propagación Las ondas viajeras se propagan libremente por el espacio, transportando energía, y pueden ser mecánicas o electromagnéticas, transversales o longitudinales. En este tipo de ondas sucede que la amplitud va disminuyendo a medida que se aleja de su fuente, de la misma manera que un sonido se hace cada vez más débil con la distancia Profesora Nicol Villagra G. 28

29 Las ondas estacionarias se forman cuando una onda viajera se refleja invertida con respecto de la onda incidente, en el extremo de un determinado medio; de esa manera, ambas ondas se superponen (la original y la reflejada), generando una onda que parece estar fija. Entonces, cada partícula del medio oscila con una amplitud fija. Este fenómeno puede ocurrir en cuerdas vibrantes, como las del piano o la guitarra, y en tubos como el caso de una flauta o el tubo de un órgano. En las ondas estacionarias la energía no se propaga libremente, sino que está confinada en una determinada región del espacio Profesora Nicol Villagra G. 29

30 Dimensiones en que se propaga una onda Unidimensionales. Se propagan en una sola dirección, como ocurre en cuerdas y en resortes. Bidimensionales. Se propagan en dos direcciones. Es lo que se observa cuando cae un objeto en un recipiente con agua. Tridimensionales. Se propagan en tres direcciones. Ejemplo de este tipo de ondas son el sonido y la luz Profesora Nicol Villagra G. 30