1 LICEO SALVADOREÑO CIENCIA, SALUD Y MEDIO, AMBIENTE HERMANOS MARISTAS PROFESORES: CLAUDIA POSADA / CARLOS ALEMAN GRADO Y SECCIONES: 9º: A, B, C, D Y E. UNIDAD N 5: ONDAS, LUZ Y SONIDO. GUIA N 1 ANALOGIAS. (Págs. 70, 71, 72 y 73). ANÁLOGO EJEMPLO: TRAMA, RELACIÓN ANALÓGICA. TÓPICO TÓPICO: PERTURBACIÓN ANÁLOGO: la circulación libre de vehículos por una importante avenida y ocurre un choque. TRAMA: El choque imposibilita la circulación libre de vehículos en la avenida. CUADRO DE ANALOGIAS. ANALOGO La perturbación es un fenómeno que altera las características de un sistema que estaba en equilibrio. TOPICO.
2 GUÍA DE EJERCICIOS Nº 1 1) Una pareja se pasea, tomados de la mano. Los pasos de la mujer miden 30 cm y los del hombre 50 cm. La velocidad de hombre es de 100 cm/s: a) Cuál es la velocidad de la mujer? b) Cuáles son las frecuencias de los pasos de cada uno. 2) Una onda se propaga a lo largo de una cuerda. Si su longitud de onda vale 20 cm y su velocidad de propagación es de 0.50 m/s, determine su frecuencia y su periodo. 3) Un estanque de agua se agita con una regla cada 0.20 s. La onda que se propaga tiene = 5.0 cm. a) Cuál es la frecuencia de esta onda? b) Cuál es su velocidad de propagación? 4) Calcular la velocidad con la que se propaga una onda longitudinal cuya frecuencia es de 110 ciclos/s y su longitud de onda es de 20 m/ciclo.
3 5) Una lancha sube y baja por el paso de las olas cada 4.5 segundos, entre cresta y cresta hay una distancia de 15.5 m Cuál es la velocidad con que se mueven las olas? 6) La cresta de una onda producida en la de una onda producida en la superficie libre de un líquido avanza 0.6 m/s. Si tiene una longitud de onda de 3 X 10-6 m/ciclo, calcular su frecuencia. 7) Por una cuerda tensa se propagan ondas con una frecuencia de 300 hertz y una velocidad de propagación igual a 150 m/s. Cuál es su longitud de onda? 8) Calcular la frecuencia y el periodo de las ondas producidas en una cuerda de guitarra, si tienen una velocidad de propagación de 130 m/s y su longitud de onda es 0.4 m/ciclo.
4 GUIA N 2. 1. Explique qué es una onda mecánica y qué es una onda electromagnética? 2. Qué origina una onda mecánica? 3. Explique con un ejemplo cuáles son las ondas longitudinales. 4. Qué es óptica? 5. Escriba las teorías propuestas por Newton y Huygens, respectivamente, sobre la naturaleza de la luz. 6. Diga cuáles eran los 3 fenómenos que podían ser explicados por cualquiera de las dos teorías sobre la naturaleza de la luz. 7. Ejemplos de animales que se comunican con ultrasonidos, (3), explique como lo hacen. 8. Investigue el espectro electromagnético. 9. Determine la frecuencia de las ondas que se transmiten por una cuerda tensa, cuya velocidad de propagación es de 200 m/s y su longitud es de 0.7 m/ciclo. 10. Cuál es la velocidad con que se propaga una onda longitudinal en un resorte, cuando su frecuencia es de 180 Hz y su longitud de onda es de 0.8 m/ciclo? 11. Una fuente sonora produce un sonido con una frecuencia de 75º Hz, calcular su longitud de onda en: a) El aire, b) El agua. Considere la velocidad del sonido en el aire de 340 m/s y en el agua de 1,435 m/s. 12. Se percibe el resplandor de un rayo y 5 segundos después se escucha el ruido del trueno, calcular a qué distancia del observador cayo el rayo. La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s. 13. Determinar cuántas imágenes se forman en dos espejos planos, colocados a 20º. 14. En una superficie entre el aire y el diamante, atraviesa un rayo de luz, con un ángulo de refracción igual a 45º, calcular el ángulo de incidencia. 15. Un objeto de 4cm se coloca a una distancia de 20cm de una lente convergente cuya distancia focal es de 12cm. Calcular: a) A qué distancia de la lente se forma la imagen? b) Cuál es su tamaño? MATERIAL COMPLEMENTARIO DE OPTICA. La naturaleza de la luz según Newton: La luz está constituida por numerosos corpúsculos o partículas emitidas por cualquier cuerpo luminoso. Según Huygens: La luz es un fenómeno ondulatorio semejante al sonido. En conjunto las 2 afirmaciones explican que la luz tenga 3 fenómenos: a) Propagación rectilínea. b) Reflexión. c) Refracción. REFLEXIÓN DE LA LUZ: Cuando los rayos de luz llegan hasta una superficie a través de la cual no pueden pasar se reflejan. REFLEXIÓN DIFUSA: Si la superficie es irregular, la luz que le llega se refleja en diferentes direcciones. REFLEXIÓN ESPECULAR: Si la superficie es lo suficientemente lisa los rayos paralelos de un haz de luz seguirán siendo paralelos aun después de ser reflejados.
5 LEYES DE LA REFLEXIÓN. 1) El ángulo de incidencia (i) es igual al ángulo de reflexión (r). 2) El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie reflejante se encuentran todos el mismo plano. IMÁGENES FORMADAS EN ESPEJOS PLANOLOS COLOCADOS A DISTINTOS ANGULOS. Fórmula: N= 360-1 Ángulo. Colocar a diferentes ángulos. ESPEJOS ESFÉRICOS: CÓNCAVOS: En este tipo de espejos el centro de la curvatura está enfrente del espejo (tiene un foco principal real). Cocinas solares, telescopios, espejos para maquillaje, espejos que usan los odontólogos. CONVEXOS: En este caso el centro de la curvatura esta por detrás del espejo. (Tienen un foco principal virtual). Espejos retrovisores. FÓRMULA PARA ENCONTRAR DISTANCIA DE IMÁGENES EN LOS ESPEJOS. 1+ 1 = 1 O I f O = Distancia del objeto al espejo I = Distancia de la imagen al espejo. f = Distancia focal.
6 El signo de f será positivo si está al mismo lado del espejo y negativo en el caso contrario. El signo de O es siempre positivo, mientras que I es positivo para imágenes reales y negativa para imágenes virtuales. EJEMPLO: 1) Un objeto se coloca a 25 cm de un espejo cóncavo de 20 cm de distancia focal, calcular la posición (distancia) de la imagen. 2) Un objeto se coloca a 12 cm de un espejo convexo de -8 cm de distancia focal, calcular la posición de la imagen. REFRACCIÓN DE LA LUZ: Cambio de la luz, con respecto a la dirección de propagación y la velocidad que experimenta al pasar de un medio a otro de distinta densidad. LEYES DE LA REFRACCIÓN: 1) El rayo incidente, la normar y el rayo refractado se encuentran siempre en el mismo plano. 2) Para cada par de sustancias transparentes, la relación entre, el seno del ángulo de incidencia, y el seno del ángulo de refracción, tiene un valor constante que recibe el nombre de índice de refracción n.
7 Fórmula: n= Sen i Sen r VELOCIDAD DE LA LUZ: En el vacío= 300,000Km / s Aire = 299,030 Km / s Agua = 225, 000 Km/ s ALGUNOS INDICES DE REFRACCIÓN: SUSTANCIA INDICE DE REFRACCIÓN n Aire 1.003 Agua 1.33 Alcohol 1.36 Vidrio 1.5 Diamante 2.42 EJEMPLO: Un rayo luminoso llega a la superficie de separación entre el aire y el vidrio, con un ángulo de incidencia = 60. Calcular el ángulo de refracción. LENTES Y SUS CARACTERÍSTICAS: Las lentes son cuerpos transparentes limitadas por 2 superficies esféricas por una esférica y una plana. Los lentes desvían los rayos luminosos con base en las leyes de la refracción. LENTES CONVERGENTES: Son aquellos cuyo espesor va disminuyendo del centro hacia los bordes, razón por la cual su centro es más grueso que sus orillas. (Lentes +) 1 Biconvexa, 2 Plano convexa, 3 Cóncava-convexa y símbolo
8 LENTES DIVERGENTES: El espesor disminuye de los bordes hacia el centro por lo que los bordes son más gruesos y desvían los rayos hacia el exterior. (Lentes -) 4 Bicóncava, 5 Plano cóncava, 6 convexo cóncava y símbolo FÓRMULA PARA LENTES: 1 = 1 + 1 f s s f = Distancia focal s = Distancia del objeto al foco del mismo lado de la lente. s = Distancia de la imagen al foco del lado opuesto al objeto. Para calcular el tamaño de la Imagen: O = X i f O = Tamaño del objeto. i = Tamaño de la imagen X = Distancia del objeto al foco. f = Distancia focal. EJEMPLO: Un objeto de 4 cm se coloca a una distancia de 13 cm de una lente convergente cuya distancia focal es de 8 cm. Calcular: a) A qué distancia de la lente se forma la imagen? b) Cuál es su tamaño?