CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS.la difracción, y la interferencia. En los sistemas ópticos, el...
15
CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS. Para referirnos a las características de las ondas nos basaremos en las ondas transversales; la diferencia sera que para las ondas longitudinales en lugar de crestas se tienen comprensiones y en lugar de valles son expansiones. LONGITUD DE ONDA: Es la distancia entre dos frentes de onda que están en la misma base. Se representa con la letra griega λ (lambda) y se mide en m/ciclo. Por ejemplo la distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos. : Es el número de ondas emitidas por el centro emisor un segundo. FRECUENCIA Se mide en ciclos/s, esto es: en Hertz (Hz). 1Hertz=1ciclo/s PERIODO: Es el tiempo que tarda en realizarse un ciclo de la onda como puede notarse, el periodo es igual inverso del periodo por consiguiente: Dónde: T = periodo en s/ciclo =frecuencia en ciclos/s = Hertz (Hz) CARACTERISTICAS DE LA ONDA LONGITUD DE ONDA FRECUENCIA PERIODO NODO ELONGACION AMPLITUD DE ONDA VELOCIDAD DE PROPAGACION
Transcript of CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS.la difracción, y la interferencia. En los sistemas ópticos, el...
CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS.
Para referirnos a las características de las ondas nos basaremos en las ondas
transversales; la diferencia sera que para las ondas longitudinales en lugar de
crestas se tienen comprensiones y en lugar de valles son expansiones.
LONGITUD DE ONDA: Es la distancia entre dos frentes de onda que están en la
misma base. Se representa con la letra griega λ (lambda) y se mide en m/ciclo.
Por ejemplo la distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos.
: Es el número de ondas emitidas por el centro emisor un segundo. FRECUENCIA
Se mide en ciclos/s, esto es: en Hertz (Hz).
1Hertz=1ciclo/s
PERIODO: Es el tiempo que tarda en realizarse un ciclo de la onda como puede
notarse, el periodo es igual inverso del periodo por consiguiente:
Dónde: T = periodo en s/ciclo =frecuencia en ciclos/s = Hertz (Hz)
CA
RA
CT
ER
IST
ICA
S D
E L
A O
ND
A
LONGITUD DE
ONDA
FRECUENCIA
PERIODO
NODO
ELONGACION
AMPLITUD DE
ONDA
VELOCIDAD DE PROPAGACION
NODO: Es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.
: Es la distancia entre cualquier punto de una onda posición de ELONGACIÓN
equilibrio
AMPLITUD DE ONDA Es la máxima elongación o alejamiento de su posición o :
equilibrio que alcanza las partículas vibrantes.
VELOCIDAD DE PROPAGACION
Es aquella con la cual se propaga un impulso a través de un medio. En otras
palabras, es la velocidad con que se desplazan los frentes de una onda en la
dirección del rayo.
La velocidad con la que se propagan una onda en función de la elasticidad y de la
densidad del frente mientras este es más elástica y menos densa, la velocidad de
propagación sera mayor.
En general, dicha velocidad en un medio específico siempre es del mismo y puede
calcularse con la siguiente expresión.
Dónde: V=velocidad de propagación en m/s
λ =longitud de onda en m/ciclo.
T=periodo en s/ciclo como T=
FENOMENOS ONDULATORIOS
REFLEXION: Se presenta cuando estas se encuentran un obstáculo que les
impide propagarse chocan y cambian de sentido sin modificar sus demás
características.
REFRACCION: Se presenta cuando estas pasan de un medio a otro de distinta
densidad o bien cuando en medio del mismo, pero se encuentra en condiciones
diferentes. Por ejemplo: El agua a distintas profundidades; ello origina que las
ondas cambien su velocidad de propagación y su longitud de onda, conservando
constante su frecuencia.
La velocidad de propagación también deberá disminuir en la misma proporción
para que la frecuencia permanezca constante.
Ejemplo:
Calcular el valor de la velocidad con la que se propaga una onda longitudinal cuya
frecuencia es de 120 ciclos/s y su longitud de onda es de 10m/ciclo
FENOMENOS ONDULATORIOS
REFLEXIÓN REFRACCIÓN DIFRACCIÓN INTERFERENCIA
DE ONDAS
Datos Expresión Sustitución Resultado
= ?
=
λ =
DIFRACCION: Cuando una onda encuentra un obstáculo en su camino y l rodea o
lo contornea se produce difracción de ondas.
Este fenómeno es más notorio a medida que son mayores las longitudes de onda
y el tamaño, la abertura que atraviesa la onda es menor.
INTERFERENCIA DE ONDAS: Se ha comprobado que al producirse dos o más
trenes de onda; este fenómeno se emplea para comprobar si un movimiento es
ondulatorio o no.
INTERFERENCIA DE ONDAS
INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA
INTERFERENCIA DESTRUCTRIVA
INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA: Se presenta al superponerse dos
movimientos ondulatorios de la misma frecuencia y longitud de onda, que llevan el
mismo sentido. Las dos ondas superpuestas se presentan por medio de líneas
punteadas. En este caso se observa en la siguiente imagen líneas color verde y
marrón.
Interferencia constructiva de dos ondas; con la misma frecuencia y longitud
representantes por líneas color verde y marrón, cuya onda resultante es de mayor
amplitud.
INTERFERENCIA DESTRUCTIVA: Se manifiesta cuando se superponen dos
movimientos ondulatorios con diferencia de fase.
Por ejemplo: al superponerse una cresta y un valle de diferente amplitud con una
diferencia de fase igual a media longitud de onda, la onda resultante tendrá menor
amplitud.
Onda resultante con la misma frecuencia pero
menor amplitud.
Onda resultante de amplitud de cero.
EL SONIDO COMO ONDA MECANICA
SONIDO: Es el fenómeno físico que estimula al oído.
En los seres humanos, el sonido se percibe cuando un cuerpo vibra a una frecuencia
comprendida entre 15 y 20.000 ciclos/s y llega al oído interno; gama denominada de
frecuencias del espectro audible.
Cuando la frecuencia de una onda sonora es inferior al límite audible, se dice que es
infrasonico y si es mayor es ultrasónica.
INTENSIDAD: Depende de la amplitud de la onda; expresa la cantidad de energía
acústica que en un segundo pasa a través de una superficie de 1 . Es la
potencia la que consigue una mayor o menor amplitud de la onda sonora.
TONO: depende de la frecuencia con la que vibra el cuerpo emisor del sonido. Es
la cualidad que nos permite distinguir entre un sonido agudo o alto y otro grave o
bajo.
TIMBRE: Identifica la fuente sonora aunque distintos instrumentos produzcan
sonidos con el mismo tono. Es la cualidad en virtud de la que podemos distinguir
dos sonidos de igual frecuencia e intensidad emitidos por dos focos sonoros
diferentes.
VELOCIDAD: Depende de la elasticidad del medio y de la inercia de sus
partículas. Los materiales más elásticos permiten mayores velocidades de onda,
mientras que los materiales más densos retardan el movimiento ondulatorio.
EFECTO DOPPLER: se refiere al cambio aparente en la frecuencia de una fuente
de sonido cuando hay un movimiento relativo de la fuente y del oyente.
Ejemplo
CUALIDADES DEL SONIDO
INTENSIDAD TONO TIMBRE VELOCIDAD EFECTO
DOPPLER RESONANCIA
RESONANCIA: Es una frecuencia natural de vibración determinada por los
parámetros físicos del objeto vibrante.
LA LUZ COMO ONDA ELECTROMAGNETICA
La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se
pueden propagar en el vacío se llaman ondas electromagnéticas. La luz es una
radiación electromagnética.
Se propagan en el vacío a la velocidad de 300000 km/s, que se conoce como
“velocidad de la luz en el vacío” y se simboliza con la letra c. (c=300000km/s).
CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS
La velocidad de la luz en el vacío no puede ser superada por la de ningún
otro movimiento existente en la naturaleza. En cualquier otro medio, la
velocidad de la luz es inferior.
La energía transportada por las ondas es proporcional a su frecuencia, de
modo que cuanto mayor es la frecuencia de la onda, mayor es su energía.
La luz se propaga en línea recta: La línea recta que representa la dirección y el
sentido de la propagación de la luz se denomina rayo de luz (el rayo es una
representación, una línea sin grosor, no debe confundirse con un haz, que sí tiene
grosor).Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es la
formación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma del objeto.
LA LUZ PRESENTA TRES PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS:
SE PROPAGA EN LÍNEA RECTA.
SE REFLEJA CUANDO LLEGA A UNA SUPERFICIE
REFLECTANTE.
CAMBIA DE DIRECCION CUANDO PASA DE UN MEDIO A OTRO (SE REFRACTA).
La luz se refleja: La reflexión de la luz se representa por medio de dos rayos: el
que llega a una superficie, rayo incidente, y el que sale "rebotado" después de
reflejarse, rayo reflejado.
La luz se refracta: es el cambio de dirección que experimentan los rayos
luminosos al pasar de un medio a otro en el que se propagan con distinta
velocidad. Por ejemplo, al pasar del aire al agua, la luz se desvía, es decir, se
refracta.
Las leyes fundamentales de la refracción son:
El rayo refractado, el incidente y la normal se encuentran en un mismo
plano.
El rayo refractado se acerca a la normal cuando pasa de un medio en el
que se propaga a mayor velocidad a otro en el que se propaga a menor
velocidad. Por el contrario, se aleja de la normal al pasar a un medio en el
que se propaga a mayor velocidad.
TIPOS DE REFLEXIÓN
DE LA LUZ
REFLEXIÓN
ESPECULAR
La superficie donde se refleja la luz es perfectamente lisa (espejos, agua en calma) y todos los rayos reflejados salen en la misma dirección.
REFLEXIÓN DIFUSA
La superficie presenta rugosidades. Los rayos salen reflejados en todas las direcciones. Podemos percibir los objetos y sus formas gracias a la reflexión difusa de la luz en su superficie.
ESPRECTRO ELECTROMAGNETICO: Distribución energética del conjunto de
las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro
electromagnético o espectro a la radiación electromagnética que emite
(espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud
de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta,
la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de
mayor longitud de onda, como son las ondas de radio.
Normalmente también se escribe como
FRECUENCIA Y LONGITUD DE ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
PROPAGACIÓN DE LA LUZ
La luz visible corresponde a una estrecha parte del espectro electromagnético. En el vacío, toda la radiación electromagnética viaja a la velocidad de la luz:
La propagación de la luz es afectada por el fenómeno de la refracción, la reflexión,
la difracción, y la interferencia.
En los sistemas ópticos, el comportamiento de la luz se caracteriza en términos de
su vergencia.
VELOCIDAD DE LA LUZ
Las medidas experimentales de la velocidad de la luz, se han ido perfeccionando
en experimentos cada vez más precisos. Los experimentos recientes dan una
velocidad de
Pero las incertidumbres en este valor se deben principalmente, a las
comparaciones con los estándares anteriores de la longitud del metro. Por lo tanto
la velocidad de la luz de arriba, ha sido adoptada como un valor estándar y la
longitud del metro se ha redefinido para ser consistente con este valor.
Suele aproximarse a
La velocidad de la luz en un medio, está relacionada con las propiedades
eléctricas y magnéticas del medio, y la velocidad de la luz en el vacío puede ser
expresada como
En el vacío, todas las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, (C).
EFECTO DOPPLER EN ONDA ELECTROMAGNETICA
El efecto Doppler se observa con la luz visible
y todas las demás ondas electromagnéticas.
Exactamente igual que en el caso de las ondas
sonoras, la longitud de onda en la dirección del
movimiento de la fuente es acortada a
Salida positiva para acercarse a la fuente
Donde todas las cantidades aquí medidas
están en el marco de referencia del
observador. Para relacionar esto con la
frecuencia de la fuente, se debe usar la
expresión del término de la dilatación del
tiempo
Periodo en el marco de fuente.
Esto se usa para obtener la frecuencia.
SERIE DE EJERCICIOS
1.-Una lancha, baja por el paso de las olas cada , entre cresta y cresta hay
una distancia de . ¿Cuál es el valor de la velocidad con que se mueven las
olas?
Expresión matemática
y
2.-La cresta de una onda producida en la superficie libre de un líquido avanza
, si tiene una longitud de onda de . Calcular su frecuencia.
Expresión matemática despeje para frecuencia
3.- Por una cuerda tensa se propagan ondas con frecuencia de y una
velocidad de propagación cuyo valor es igual a . ¿Cuál es su longitud de
onda?
Expresión matemática despeje para longitud
4.-Calcular la frecuencia y el periodo de las ondas producidas en una cuerda de
guitarra, si tienen una velocidad de propagación cuyo valor es de y su
longitud de onda es de .
Expresión matemática despeje para frecuencia
Para calcular
periodo
5.-Calcular las longitudes de onda de dos sonidos cuyas frecuencias son y
si:
a) se propagan en el aire a una velocidad cuyo valor es de .
b) se propagan en el agua a una velocidad cuyo valor es de .
Expresión matemática despeje para longitud
