NOMBRE: DAYANA TAPIA CURSO: TERCERO BACHILLERATO CIENCIAS “C” FECHA: 02 DE ENERO DEL 2014 LICENCIADO: DOC. ANÍBAL CADENA
INDICE 1
ONDAS ............................................................................................................................. 3 1.1
CONCEPTO DE ONDA ................................................................................................ 3
1.2
TIPOS DE ONDAS ...................................................................................................... 3
1.2.1
SEGÚN LA DIRECCIÓN DE VIBRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS Y DE
PROPAGACIÓN DE LA ONDA........................................................................................... 3 1.2.2
SEGÚN EL MEDIO EN QUE SE PROPAGAN........................................................ 3
1.2.3
SEGÚN LA DIMENSIÓN DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA. ................................. 4
1.2.4
SEGÚN SU PERIODICIDAD: ................................................................................ 4
1.3 2
3
4
CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ........................................................................ 4
FENÓMENOS ONDULATORIOS .......................................................................................... 5 2.1
REFLEXIÓN DE LAS ONDAS ..................................................................................... 5
2.2
REFRACCIÓN DE LAS ONDAS .................................................................................. 6
2.3
DIFRACCIÓN DE LAS ONDAS.................................................................................... 6
2.4
INTERFERENCIA DE LAS ONDAS ............................................................................. 6
EL SONIDO: UNA ONDA LONGITUDINAL .......................................................................... 6 3.1
¿CÓMO SE PRODUCE EL SONIDO? ............................................................................. 6
3.2
VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN ............................................................................... 7
3.3
CUALIDADES DEL SONIDO ....................................................................................... 7
3.4
EFECTO DOPPLER .................................................................................................... 7
3.5
CONTAMINACIÓN ACÚSTICA ................................................................................... 8
3.6
APLICACIONES DE ONDAS SONORAS ...................................................................... 8
LA LUZ: UNA ONDA TRANSVERSAL ............................................................................... 9 4.1
NATURALEZA DE LA LUZ ....................................................................................... 9
4.2
PROPAGACIÓN DE LA LUZ .................................................................................... 10
4.3
REFLEXIÓN DE LA LUZ .......................................................................................... 10
4.4
REFRACCIÓN DE LA LUZ ....................................................................................... 10
4.5
DISPERSIÓN DE LA LUZ. ESPECTRO...................................................................... 10
4.6
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO ....................................................................11
1
Ondas
1.1 Concepto de onda Una onda es una perturbación que transporta energía pero no transporta materia y se propaga en el tiempo y espacio. También tiene una vibración de forma ondulada que se inicia en un punto y continua hasta que choca con otro cuerpo. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o inmaterial como el vacío.
1.2 Tipos de ondas De acuerdo a mi criterio existen los siguientes tipos de ondas:
1.2.1 SEGÚN LA DIRECCIÓN DE VIBRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS Y DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA 1) Ondas transversales: Son aquellas en las que las partículas vibran perpendicularmente a la dirección en la que se propaga la onda. 2) Ondas longitudinales: Son aquellas en que las partículas vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda. Ej. El sonido, ondas sísmicas.
1.2.2 SEGÚN EL MEDIO EN QUE SE PROPAGAN 1) Ondas electromagnéticas: No necesitan de un medio para propagarse en el espacio, lo que les permite propagarse en el vacío a velocidad constante. 2) Ondas mecánicas: Necesitan propagarse a través de la material, ya sea elástico o deformable para poder viajar. 3) Ondas gravitacionales: estas ondas son perturbaciones que afectan la geometría espacio-temporal que viaja a través del vacío. Su velocidad es equivalente a la de la luz.
1.2.3 SEGÚN LA DIMENSIÓN DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA. 1) Ondas unidimensionales: Las que se propagan en una sola dimensión. 2)
Ondas bidimensionales: Las que se propagan en dos dimensiones.
3)
Ondas tridimensionales: Las que se propagan en tres dimensiones.
1.2.4 SEGÚN SU PERIODICIDAD: 1) Ondas no periódicas: estas ondas son causadas por una perturbación de manera aislada o, si las perturbaciones se dan de manera repetida, estas tendrán cualidades diferentes. 2) Ondas periódicas: son producidas por ciclos repetitivos de perturbaciones.
1.3 Características de las ondas Amplitud (a): es la distancia máxima que puede separarse una cresta o un valle de la posición de equilibrio del medio. Monte o Cresta (c): es el punto más alto respecto a la posición de equilibrio del medio. Valle (v): es todo lo contrario al monte o cresta ya que es el punto más bajo con respecto a la posición de equilibrio del medio. Longitud (λ): corresponde a la distancia en línea recta que hay entre valle y valle o entre cresta y cresta su unidad de medida es el metro (m). Periodo (T): corresponde al tiempo que demora un punto del medio en completar una oscilación, se mide en unidades de tiempo de preferencia el segundo (s). Frecuencia (f): es todo lo contrario al periodo pues es el número de oscilaciones en una unidad de tiempo y su unidad de medida es el Hertz (Hz). Velocidad (v): es la distancia que recorre una onda en cada unidad de tiempo y según el S.I. su unidad es metro sobre segundo (m/s). Ciclo u Oscilación: es el viaje completo que realiza una onda de ida y vuelta. Nodo (n): es el punto por el cual una onda atraviesa la línea de equilibrio.
Elongación (e): es la distancia que existe de forma perpendicular de un punto de la onda y la línea de equilibrio.
2 Fenómenos ondulatorios 2.1
REFLEXIÓN DE LAS ONDAS
CONCEPTO: Es el fenómeno físico que explica la incidencia de las ondas contra un material y su curso posterior cuando el material sobre el cual incide no absorbe la onda. Se produce cuando una onda encuentra en su recorrido una superficie contra la cual rebota. Después de esto la onda sigue propagándose en el mismo medio parámetros como: velocidad, frecuencia, longitud de onda… permanecen inalterados. Leyes de a reflexion: El rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo plano. Los ángulos de incidencia y de reflexión son iguales. Cuando un rayo incide sobre una superficie plana, pulida y lisa y rebota hacia el mismo medio decimos que se refleja y cumple las llamadas "leyes de la reflexión”: 1.- El rayo incidente forma con la normal un ángulo de incidencia que es igual al ángulo que forma el rayo reflejado con la normal, que se llama ángulo reflejado. 2.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano.
2.2 REFRACCIÓN DE LAS ONDAS CONCEPTO: Es el cambio de dirección y de velocidad que experimenta ésta cuando pasa de un medio a otro medio en el que puede propagarse. Cada medio se caracteriza por su índice de refracción. ELEMENTOS: Hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo refractado. Se llama ángulo de incidencia al que forma la normal con el rayo incidente y ángulo de refracción al formado por la normal y el rayo refractado.
2.3 DIFRACCIÓN DE LAS ONDAS CONCEPTO: Se denomina difracción de una onda a la propiedad que tienen las ondas de rodear los obstáculos en determinadas condiciones. Cuando una onda llega a un obstáculo de dimensiones similares a su longitud de onda, ésta se convierte en un nuevo foco emisor de la onda.
2.4
INTERFERENCIA DE LAS ONDAS
CONCEPTO: Se denomina interferencia a la superposición o suma de dos o más ondas. Dependiendo fundamentalmente de las longitudes de onda, amplitudes y de la distancia relativa entre las mismas se distinguen dos tipos de interferencias: Constructiva y Destructiva
3 El sonido: Una onda longitudinal 3.1 ¿CÓMO SE PRODUCE EL SONIDO? El sonido se produce como resultado de la vibración de un cuerpo, que genera unas ondas de compresión en el medio que lo rodea, que al llegar a nuestros oídos transmiten esa energía, modulada en forma de impulso nervioso, hasta el cerebro.
Cuando la vibración de origen es regular, el sonido tiene características "musicales" mientras que una vibración irregular suele tener características de "ruido".
3.2 VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN El sonido, a diferencia de otras "perturbaciones" que se propagan en medios materiales, lo hace tridimensionalmente, es decir la "perturbación" llega a cualquier punto del espacio. Por ser una onda mecánica, la rapidez de su propagación depende del medio de propagación elástico. La velocidad de propagación de la perturbación, dependerá de la proximidad de las partículas del medio y de sus fuerzas de cohesión.
3.3 CUALIDADES DEL SONIDO Podemos distinguir cuatro cualidades: La altura o tono. La intensidad. La duración. El timbre.
3.4 EFECTO DOPPLER CONCEPTO: El efecto doppler se trata del cambio aparente en la frecuencia de una onda emitida por una fuente en movimiento. El efecto doppler se aplica tanto para las ondas mecánicas como para las ondas electromagnéticas. Además se utiliza para determinar el movimiento de las estrellas
SE APLICA: en la luz para saber la velocidad relativa entre nosotros y un cuerpo celeste, atención, siempre y cuando no haya otro aspecto involucrado, la gravedad también hace el efecto Doppler.
3.5 CONTAMINACIÓN ACÚSTICA Se llama contaminación acústica (o contaminación sonora) al exceso de sonido que altera las condiciones normales del ambiente en una determinada zona. Si bien el ruido no se acumula, traslada o mantiene en el tiempo como las otras contaminaciones, también puede causar grandes daños en la calidad de vida de las personas si no se controla bien o adecuadamente.
3.6 APLICACIONES DE ONDAS SONORAS Las ondas sonoras tienen muchas y variadas aplicaciones en la actualidad. Música: producción de sonido en instrumentos musicales y sistemas de afinación de la escala. Acústica fisiológica: estudia el funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral. Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones. El sonar: Es una técnica que usa la propagación del sonido bajo el agua para navegar, comunicarse y detectar otros buques o bancos de pesca, utilizando la reflexión de la onda de forma similar a la que ocurre con el eco. Ecografías; En una ecografía el aparato, denominado ecógrafo, envía los ultrasonidos a la parte del cuerpo que queremos estudiar. Otros usos médicos; como la desinfección de material quirúrgico, tratamiento local del dolor muscular o limpiezas dentales. Medida de distancias; en procesos industriales en los que se precisa una tolerancia muy baja con las irregularidades y, con menor precisión, en los autofocos de las cámaras fotográficas y móviles, ajustando para que la imagen salga enfocada.
En el mundo animal; los murciélagos utilizan los ultrasonidos como un sonar para volar en la oscuridad y otros animales como los delfines o las langostas se comunican mediante ultrasonidos. Las ballenas y algunas aves utilizan infrasonidos al comunicarse.
4
La luz: Una onda transversal
4.1 NATURALEZA DE LA LUZ La luz presenta una naturaleza compleja: depende de cómo la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios. Teoría ondulatoria.- Esta teoría considera que la luz es una onda electromagnética, consistente en un campo eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa Teoría corpuscular.- La teoría corpuscular estudia la luz como si se tratase de un torrente de partículas sin carga y sin masa llamadas fotones, capaces de transportar todas las formas de radiación electromagnética. Teorías cuánticas.- La necesidad de reconciliar las ecuaciones de Maxwell del campo electromagnético, que describen el carácter ondulatorio electromagnético de la luz.
4.2 PROPAGACIÓN DE LA LUZ La luz se puede propagar en el vacío o en otros medios. La velocidad a la que se propaga depende del medio. En el vacío (o en el aire) es de 3·108 m/s; en cualquier otro medio su valor es menor. Esta velocidad viene dada por una magnitud llamada índice de refracción, n, que es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad en ese medio. No tiene unidades y su valor es siempre mayor que 1. n es el índice de refracción, c es la velocidad de la luz en el vacío y v es la velocidad de la luz en el medio (ambas en m/s).
4.3 REFLEXIÓN DE LA LUZ Al igual que las ondas sonoras, la luz se refleja cuando incide sobre un medio material. Se distingue dos tipos de reflexión: Reflexión especular: la luz se refleja sobre una superficie pulimentada, como un espejo. Reflexión difusa: la luz se refleja sobre una superficie rugosa y los rayos salen rebotados en todas direcciones.
4.4 REFRACCIÓN DE LA LUZ Cuando la luz pasa de un medio a otro, su velocidad cambia. Eso hace que pueda variar la dirección del rayo (si no incide de forma perpendicular). El fenómeno se llama refracción. La dirección del rayo en el nuevo medio se explica mediante las leyes de la refracción: 1.- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en el mismo plano. 2.- Ley de Snell: n1 · sen i = n2 · sen r
4.5 DISPERSIÓN DE LA LUZ. ESPECTRO Conocemos como luz blanca a la que proviene del Sol. En algunas circunstancias, esa luz se descompone en varias franjas de colores llamadas arco iris. En realidad la luz blanca está formada por toda una gama de longitudes de onda, cada una correspondiente a un color, que van desde el rojo hasta el violeta.
Como el índice de refracción de un material depende de la longitud de onda de la radiación incidente, si un rayo de luz blanca incide sobre un prisma óptico, cada radiación simple se refracta con un ángulo diferente. La dispersión de la luz consiste en la separación de la luz en sus colores componentes por efecto de la refracción. Así, las distintas radiaciones que componen la luz blanca emergen separadas del prisma formando una sucesión continua de colores que denominamos espectro de la luz blanca.
4.6 EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite o absorbe una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. 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.