Ones: llum i so 5. Fenòmens. Les partícules del medi oscil len de forma perpendicular a la direcció de propagació de l ona

Transcripción

1 Ones: llum i so 5 Eco Reflexió Reverberació Absorció Ones transversals Fenòmens SO Ones longitudinals Qualitats To Timbre Greus Aguts Les partícules del medi oscil len de forma perpendicular a la direcció de propagació de l ona Les partícules del medi oscil len en la mateixa direcció que la propagació de l ona Intensitat unitat es mesura amb Longitud d ona Crestes Valls Amplitud Període Freqüència Velocitat de propagació Exemple: miralls Especular Difusa magnituds Reflexió Ones mecàniques Necessiten un medi per propagar-se ONES Ones electromagnètiques No necessiten un medi per propagar-se Fenòmens classificació LLUM Propagació Decibel Model corpuscular (Newton) Model ondulatori (Hooke, Huyens, Young, Fresnel) Model d ona electromagnètica (Faraday, Maxwell, Hertz) Model quàntic (Einstein) teories Sonòmetre Lents: Convergents Divergents Refracció Cossos il luminats (no emeten llum pròpia) Fonts lluminoses (emeten llum pròpia) es representa en línia recta Raig lluminós Exemples: metalls, fusta Exemple: paper Opacs Translúcids Exemples: Sol, bombeta, espelma conseqüència Ombra Exemple: vidre Transparents Penombra 39

2 5 Ones: llum i so Una ona és la propagació d energia sense desplaçament de matèria. Les ones es classifiquen en: Ones mecàniques: no es propaguen en el buit, necessiten un medi per propagar-se. Exemple: el so. Ones electromagnètiques: es poden propagar en el buit. Exemple: la llum. En funció de la direcció d oscil lació i de propagació de les partícules del medi, les ones es classifiquen en: Tipus Oscil lació Representació Transversals Perpendicular a la direcció de propagació de l ona. Direcció de propagació de l ona Direcció en la que vibren les partícules Longitudinals Taula 5.1 Amb la mateixa direcció que la de propagació de l ona. Direcció de propagació de l ona Direcció en la que vibren les partícules Les magnituds físiques pròpies de les ones són les següents: Longitud d ona (λ). Distància entre dos punts d una ona que es troben al mateix estat d oscil lació. La seva unitat en el SI és el metre (m). Crestes. Són els punts més alts de les ones. Valls. Són els punts més baixos de les ones. Amplitud (A). Distància màxima d una partícula del medi respecte de la posició d equilibri (posició de la partícula en repòs). Periode (T ). Temps que tarda en produir-se en un punt una oscilació completa. També es pot definir com el temps que tarda una ona en propagar-se una distància equivalent a la seva longitud d ona (λ). La seva unitat en el SI és el segon (s). Freqüència (f ). Nombre d oscil lacions que es donen en un segon. La seva unitat en el SI és l hertz (Hz). La freqüència és l invers del període. 1 1 f 5 T 5 T f Velocitat de propagació de la pertorbació (v). És l espai recorregut per l ondulació en una unitat de temps. També es pot calcular en funció de la longitud d ona, el període i la freqüència. e v 5 t Fig. 5.1 λ v 5 T Vall Longitud d ona v 5 λ? f Amplitud Cresta 40

3 Ones: llum i so 5 El so és una vibració que es propaga en forma d ona a través de la matèria (principalment per l aire) i que és capaç d impressionar el sentit de l oïda. La velocitat de propagació del so depèn del medi per on es propaga: a l aire té un valor de 340 m/s, però en altres materials, com els metalls, pot arribar fins i tot a velocitats de 5 km/s. Les característiques que determinen un so són: To. Està relacionat amb la freqüència i diferencia els sons greus dels aguts. Intensitat. Està relacionada amb l energia del so i diferencia entre els sons forts i els febles. Es mesura en decibels (db). Timbre. Permet distingir sons amb el mateix to i la mateixa intensitat emesos per dos cossos diferents. La llum és una ona electromagnètica que s obté de les fonts lluminoses. Es propaga en línea recta a una velocitat de km/s a l aire i al buit. Els cossos il luminats no emeten llum pròpia, sinó que reflecteixen la llum d una font lluminosa. Quan la llum arriba a un objecte, per exemple de color vermell, aquest absorbeix tots els colors que formen la llum blanca, excepte el color vermell, que es reflexa. La llum reflectida arriba a l ull i és per això que veiem el cos de color vermell. Els cossos il luminats es classifiquen en: Opacs: no deixen passar la llum. Exemple: els metalls o la fusta. Translúcids: deixen passar la llum, però no permeten veure els objectes que hi ha al darrere. Exemple: el paper. Transparents: deixen passar la llum i veure els objectes que hi ha al darrere. Exemple: el vidre. Quan es col loca un cos opac entre una font lluminosa i una pantalla es produeix una foscor que es coneix com a ombra. La zona de la pantalla on la foscor no és total i arriben alguns raigs es coneix com a penombra. Quan la llum arriba a un obstacle poden succeir dos fenòmens: Reflexió. La llum es desvia a l arribar a un obstacle de manera que l angle que formen el raig incident i la normal a la superfície és igual a l angle que forma el raig reflectit amb la normal a la superfície. Exemple: la formació d imatges als miralls. Refracció. És el canvi de direcció que experimenten els raigs de llum quan incideixen en la superfície de dos medis transparents. Les lents produeixen una imatge gràcies a la refracció de la llum. Les lents poden ser: Convergents. Els raigs lluminosos es refracten i es tallen tots en un mateix punt anomenat focus. Lent divergent Lent convergent Divergents. Els raigs es refracten i surten dispersats, no s ajunten. La prolongació d aquests raigs es tallen en un punt anomenat focus. Fig. 5.2 Fig. 5.3 Penombra Ombra Punt focal 41

4 5 Ones: llum i so Activitats 1. Fes un dibuix d una ona transversal i indica-hi: l amplitud, la longitud d ona, una cresta i una vall. 2. Fes un dibuix de dues ones transversals de forma que: a) el període d una sigui el doble del període de l altra. b) l amplitud d una sigui el doble de l amplitud de l altra. 3. Per fer una ecografia, la màquina d ultrasons emet ones sonores que viatgen pel cos del pacient a una velocitat de m/s. Quina magnitud mesura la màquina per calcular la distància a la que es troba l òrgan del cos que es vol estudiar? 4. En una zona de l oceà Pacífic s ha produït un tsunami i l ona viatja amb una velocitat de 320 km/h. Si a 780 km de distància del lloc on s ha produït el tsunami es troba un conjunt d illes, de quant temps disposa la població per evacuar les zones properes a la platja? 42

5 Ones: llum i so 5 5. En una tempesta, el tro sempre segueix al llamp, ja que són la manifestació d un sol fenomen (descàrrega elèctrica entre els núvols i el terra). a) Per què se sent el tro amb un retard respecte del llamp? b) A quina distància es troba el núvol de tempesta si entre el llamp i el tro hi ha un retard de 5 s? 6. En moltes pel lícules de l antic Oest el indis posaven l orella a les vies del tren per saber si venia. Per què creus que ho feien? Raona la teva resposta. 7. A partir de la teoria ondulatòria de la llum, explica els eclipsis de Sol. Fes un dibuix representatiu d un eclipsi de Sol i assenyala-hi les zones d ombra i de penombra. 43

6 5 Ones: llum i so 8. Llegeix el text següent: «La llum que ens arriba en aquest moment del Sol fa una mica més de 8 minuts que va sortir, és a dir, mirar el Sol és mirar el passat. Igualment, quan a la nit veiem la Lluna plena, aquesta imatge no és simultània, ja que la llum que reflecteix la Lluna tarda 1,28 s fins arribar a la Terra. Però més increïble resulta pensar que quan mirem per la nit el cel estrellat, alguns dels estels que veiem van enviar la seva radiació lluminosa a l edat mitjana o a l època de Plató! Algunes d elles fins i tot ja no existeixen, però encara rebem la llum que van emetre.» a) Quina és la idea principal del text? b) Què significa la frase del text: «mirar al Sol és mirar el passat»? c) Comprova matemàticament que el temps que tarda la llum solar en arribar a la Terra és d uns 8 min, i que el temps que tarda en arribar la llum que reflecteix la Lluna és d 1,28 s. Dades: distància Terra-Sol = km; distància Terra-Lluna: km 9. Existeix la llum negra? Raona la teva resposta

7 Ones: llum i so Les ambulàncies porten un rètol com es veu en aquest dibuix: AMBULÀNCIA a) Per què creus que porten les lletres escrites d aquesta forma? b) En quin principi físic es fonamenta aquest fet? 11. Imagina que ets un nàufrag i et trobes sol en una illa deserta. Vols fer foc per escalfarte i cuinar, i només disposes de dues lents com les que mostra el dibuix. Lent divergent Lent convergent a) Quina triaries per fer foc? Per què? b) Fes un dibuix esquemàtic (amb un mínim de tres rajos que travessin la lent) de com faries el foc. 45

8 5 Ones: llum i so Activitats finals d avaluació 1. El so: a) És una ona electromagnètica. b) És una ona mecànica. c) Es pot propagar pel buit. 2. La unitat de la longitud d ona en el sistema internacional és: a) El metre. b) L hertz. c) El segon. 3. El període en el sistema internacional es mesura en: a) Metres. b) Segons. c) Hertzs. 4. La freqüència d una ona és: a) L invers de la velocitat d ona. b) L invers de la longitud d ona. c) L invers del període. 5. La qualitat del so que ens permet diferenciar entre sons aguts i greus és: a) La intensitat. b) El to. c) El timbre. 6. La intensitat del so es mesura en: a) Decibels. b) Metres. c) Watts. 7. La llum: a) És una ona longitudinal. b) És una ona mecànica. c) Es pot propagar pel buit. 8. Els cossos translúcids: a) No deixen passar la llum. b) Deixen passar la llum però no permeten veure els objectes que hi ha al darrere. c) Deixen passar la llum i veure els objectes que hi ha al darrere. 9. El planeta Venus: a) És una font lluminosa. b) És un cos il luminat. c) Emet llum pròpia. 10. La propietat de la llum que ens explica com es desvia quan travessa un material és: a) La interferència. b) La reflexió. c) La refracció. 46