Nombre: Joselin Ortiz Curso: 6to Ciencias ‘‘C’’ Fecha: 18/12/2013 Tema: ONDAS Lic.: Aníbal Cadena
CONCEPTO DE ONDA Una onda es una perturbación que se propaga. Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y recupera vibrando al paso de la onda. La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta (este es el foco de las ondas) y en esa partícula se inicia la onda. La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio con una velocidad constante (siempre que el medio sea isótropo).
TIPOS DE ONDAS Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran perpendiculares a la dirección de propagación, las ondas se llaman transversales. Si vibran en la misma dirección se llaman longitudinales. Ejemplos de ondas transversales: las olas en el agua, las ondulaciones que se propagan por una cuerda, la luz…
Ejemplos de ondas longitudinales: las compresiones y dilataciones que se propagan por un muelle, el sonido‌ (Ejemplo de onda transversal)
(Ejemplo de onda longitudinal)
Onda transversal viajando por una cuerda:
En las siguientes fotos puedes ver un ejemplo de onda longitudinal y transversal
Las ondas pueden ser unidimensionales bidimensionales y tridimensionales según se propaguen en una sola dirección, en un plano o en las tres dimensiones del espacio. CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS Todo movimiento ondulatorio, al transmitirse presenta las siguientes características: La posición más alta con respecto a la posición de equilibrio se llama cresta. El ciclo es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta. La posición más baja con respecto a la posición de equilibrio se llama valle.
Fenómenos ondulatorios Reflexión de las ondas Se denomina reflexión de una onda al cambio de dirección que experimenta ésta cuando choca contra una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación. Si la reflexión se produce sobre una superficie rugosa, la onda se refleja en todas direcciones y se llama difusión. En la reflexión hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo reflejado. Se llama ángulo de incidencia al que forma la normal con el rayo incidente y ángulo de reflexión al formado por la normal y el rayo reflejado. Refracción de las ondas Se denomina refracción de una onda al 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. En la refracción 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. Cuando la onda pasa de un medio a otro en el que la onda viaja más rápido, el rayo refractado se acerca a la normal, mientras que si pasa de un medio a otro en el que la onda viaja a menos velocidad el rayo se aleja de la normal.
Difracción de las ondas 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 (abertura o punto material) de dimensiones similares a su longitud de onda, ésta se convierte en un nuevo foco emisor de la onda. Esto quiere decir, que cuando una onda llega a un obstáculo de dimensión similar a la longitud de onda, dicho obstáculo se convierte en un nuevo foco emisor de la onda. Cuanto más parecida es la longitud de onda al obstáculo mayor es el fenómeno de difracción. Interferencias de las ondas 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: se produce cuando las ondas chocan o se superponen en fases, obteniendo una onda resultante de mayor amplitud que las ondas iniciales. Destructiva: es la superposición de ondas en antifase, obteniendo una onda resultante de menor amplitud que las ondas iniciales.
El sonido: una onda longitudinal ¿Cómo se produce el sonido? Cuando el guitarrista toca las cuerdas de su guitarra hace vibrar las partículas de aire que la rodean. Primero estas se separan, disminuyendo la presión (el aire se enrarece) y después al volver la cuerda hacia su posición original, se comprimen aumentando la presión. La vibración de la cuerda se propaga por el aire en forma de separaciones y comprensiones de sus partículas produciendo ondas sonoras que transmiten la energía producida en la vibración. El sonido es una onda longitudinal que necesita de un medio material (gaseoso, líquido o sólido) para propagarse. 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. Así, la velocidad de propagación será mucho mayor en los sólidos que en los líquidos, y sobre todo, que en los gases.
CUALIDADES DEL SONIDO Desde el punto de vista de la percepción del sonido por el ser humano los sonidos se caracterizan por su intensidad, tono y timbre. Intensidad La intensidad o el volumen es la cualidad que nos permite clasificar los sonidos en fuertes o débiles y está relacionada directamente con la magnitud física “Intensidad de la onda” que es la cantidad de energía que transporta la onda por unidad de superficie y unidad de tiempo. Tono El tono es una cualidad del sonido que nos permite clasificar los sonidos en altos y graves y está relacionada directamente con la magnitud física “frecuencia”. Los sonidos graves son los de frecuencia baja y los sonidos altos son los de gran frecuencia. Timbre El timbre nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y la misma frecuencia. Por ejemplo nos permite distinguir el sonido de una trompeta y un violín aunque emitan la misma nota con la misma intensidad. En general, los sonidos no son de una sola frecuencia, los sonidos suelen tener una onda principal que va acompañada de otras ondas de menor amplitud llamadas armónicas .El timbre está relacionado con la forma de la onda. El Efecto Doppler El efecto Doppler es un fenómeno físico donde un aparente cambio de frecuencia de onda es presentado por una fuente de sonido con respecto a su observador cuando esa misma fuente se encuentra en movimiento. El efecto Doppler no es simplemente funcional al sonido, sino también a otros tipos de ondas, aunque los humanos tan solo podemos ver reflejado el efecto en la realidad cuando se trata de ondas de sonido. El efecto Doppler es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente en relación a su observador.
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.
Electroacústica: tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación procesamiento amplificación, grabación, producción, etc. Acústica fisiológica: estudia el funcionamiento del aparato auditivo. Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones. Arquitectura: tiene que ver tanto con diseño de las propiedades acústicas de un local a efectos de fidelidad de la escucha.
La luz: Una onda transversal Naturaleza de la luz La óptica es la parte de la física que estudia la luz y los fenómenos relacionados con ella, y su estudio comienza cuando hombre intenta explicarse el fenómeno de la visión 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. Según su comportamiento ante la luz, los medios se pueden clasificar en: transparentes, opacos y translúcidos. 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.
Refracción de la luz Refracción. El hecho de que la luz cambie la velocidad en medios de distinta densidad, cambiando la dirección de propagación, tiene difícil explicación con la teoría corpuscular. Dispersión de la luz. Espectro 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.
El espectro electromagnético Se denomina experto electromagnético a la distribución energética del conjunto de ondas electromagnéticas