F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
LAS ONDAS
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
DEFINICION DE LAS ONDAS. Una onda es una vibración o perturbación que se propaga a través del espacio este tipo de perturbación lo produce un foco emisor. Una onda transporta energía a través del espacio sin que se desplace la materia.EJEMPLOS: olas del mar, sonido, luz, etc. TIPOS DE ONDAS. SEGÚN LA DIRECCIÓN DE VIBRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS Y DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA. LONGITUDINALES. Aquellas en que las partículas vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda. Ej. El sonido, ondas sísmicas. TRANSVERSALES. Las partículas vibran perpendicularmente a la dirección en la que se propaga la onda. Ej. La luz, onda de una cuerda. SEGÚN
LA
DIMENSIÓN
DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA. UNIDIMENSIONALES. Se propagan en una sola dimensión. Ej. Vibración de una cuerda. BIDIMENSIONALES. Se propagan en dos dimensiones. Ej. Onda en la superficie del agua. TRIDIMENSIONALES. Se propagan en tres dimensiones. Ej. Luz, sonido.
SEGÚN EL MEDIO QUE NECESITAN PARA PROPAGARSE. MECÁNICAS. Necesitan propagarse a través de la materia. Ej. El sonido, olas del mar. ELECTROMAGNÉTICAS. No necesitan medio para propagarse, se pueden propagar en el vacío. Ej. La luz, calor radiante. CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ELONGACIÓN (y): distancia de cada partícula vibrante su posición de equilibrio (m). AMPLITUD (A): distancia máxima de una partícula a su posición de equilibrio oelongación máxima (m).
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
CICLO U OSCILACIÓN: recorrido de cada partícula desde que inicia una vibración hasta que vuelve a la posición inicial (m). LONGITUD DE ONDA (l): distancia mínima entre dos partículas que vibran en fase, es decir, que tienen la misma elongación en todo momento (m). NÚMERO DE ONDA (n): número de longitudes de onda que hay en la unidad de longitud (1/m). l= 1/n. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN (v): velocidad con la que se propaga la onda. Espacio recorrido por la onda en la unidad de tiempo (m/s). PERIODO (T):1) tiempo en el que una partícula realiza una vibración completa. 2) tiempo que tarda una onda en recorrer el espacio que hay entre dos partículas que vibran en fase (s). T=1/f. FRECUENCIA (f): 1) Nº oscilaciones de las partículas vibrantes por segundo. 2) Nº oscilaciones que se producen en el tiempo en el que la onda avanza una distancia igual a l (Hz=ciclos/s). f=1/T.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
FENÓMENOS ONDULATORIOS REFLEXIÓN DE LAS ONDAS Es el cambio de dirección de una onda, que al estar en contacto con la superficie de separación entre dos medios cambiantes, regresa al punto donde se originó. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.
En la reflexión los tres elementos importantes son el rayo incidente, la línea normal o perpendicular a la superficie y rayo reflejado. REFRACCIÓN DE LAS ONDAS Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada.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 basa en la desviación de las ondas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas. 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. INTERFERENCIA DE LAS ONDAS Es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor o menor amplitud.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
El efecto de interferencia puede ser observado en cualquier tipo de ondas. Puede producir aleatoriamente aumento, disminución o neutralización movimiento. 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?
del
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
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" de lo contrario suele tener características de "ruido".El sonido, se propaga únicamente en medios materiales que hagan de soporte de la perturbación, por tanto, no se propaga en el vacío. PARA QUE HAYA SONIDO DEBEN DE EXISTIR VARIOS ELEMENTOS: Un foco emisor que produzca las vibraciones. Un medio material elástico que las propaga. Un detector, que en el caso de los seres humanos y el resto de los animales es el oído.
VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN. Todas las ondas tienen una velocidad de propagación finita, en cuyo valor influyen las fuerzas recuperadoras elásticas del medio y determinados factores de la masa del medio: la densidad lineal en las cuerdas; la profundidad del agua bajo la superficie, o el coeficiente adiabático, la masa molecular y la temperatura en el caso de la propagación del sonido en un gas.El sonido, a diferencia de otras "perturbaciones" se propaga de manera tridimensional, es decir llega a cualquier punto del espacio. Esta 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 Intensidad sonora.- se define como la energía transmitida por la onda sonora que atraviesa la unidad de superficie en cada unidad de tiempo. En el S.I se mide en J/M 2S O W/M2. Cuanto mayor sea la amplitud de la onda, mayor será su intensidad. Por lo tanto el sonido se oirá más fuerte.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
Tono.- Es lo mismo que la frecuencia con la que vibran las partículas del medio. Dicha frecuencia determina que un sonido sea agudo o grave según su valor. La velocidad del sonido es constante para cualquier frecuencia, por lo tanto, la longitud de onda, de los sonidos agudos es menor que la de los graves, ya que:V= F El oído humano no es sensible a los sonidos inferiores a 20 Hz ni a los sonidos superiores a 20.000 Hz. Timbre.- A través de este somos capaces de diferenciar, dos sonidos de igual frecuenciafundamental (o tono), e intensidad. En la animación consideraremos la misma frecuencia o “tono” (300 HZ) emitido por un diapasón, un tubo sonoro y una cuerda de guitarra (estos últimos con un “timbre característico”). Resonancia.- Consiste en la vibración de un objeto inducido por otro próximo a él. ¿CÓMO SE PUEDE ROMPER UNA COPA CON LA VOZ?El sonido de la voz "golpea" la copa y la hace vibrar en resonancia. Si mantenemos el sonido de la voz en el tiempo, la copa recibe cada vez más "golpes", es decir recibe una onda con la misma frecuencia con la que está oscilando, pero la amplitud de oscilación aumenta en cada empujón y llega a romper la copa. Reflexión.- Es el rebote de la onda sobre un medio no transparente al sonido, una pared de hormigón por ejemplo, este es el fenómeno más importante a tener en cuenta al diseñar una sala donde la calidad del sonido sea importante. Eco.- El sonido se refleja y vuelve al mismo medio elástico después de chocar contra superficies reflectoras. Si el sonido es intenso y la superficie reflectora está lo suficientemente alejada un mismo observador puede percibir, por separado, el sonido
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
emisor y el reflejado. Reverberación.- Fenómeno derivado de la reflexión del sonido.Se produce en lugares cerrados amplios y vacíos. Consistente en una ligera prolongación del sonido una vez que se ha extinguido el original, debido a las ondas reflejadas. Estas ondas reflejadas sufrirán un retardo no superior a 0,1 s. Cuando el retardo es mayor ya no hablamos de reverberación, sino de eco. Refracción.- Fenómeno por el cual las ondas sonoras cambian de velocidad y dirección cuando pasan de un medio a otro diferente, también puede producirse dentro de un mismo medio, cuando las características de éste no son homogéneas, cuando de un punto a otro aumenta o disminuye la temperatura. Por ejemplo, por la noche, el aire cercano a la superficie terrestre está más frío que el que está a mayor altura. Un sonido producido en la superficie se refracta hacia las capassuperiores donde su velocidad es mayor. Otra refracción devuelve el sonido al suelo permitiendo que sea oído a grandes distancias. EFECTO DOPPLER. Es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Este efecto fue estudiado por Christian Andreas Doppler.
CONTAMINACIÓN ACÚSTICA. Es el exceso de sonido que altera las condiciones normales del medio ambiente en una determinada zona.Si bien el ruido no se
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
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 adecuadamente. APLICACIÓN 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 (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.) Amplificación, grabación, producción (altavoces) etc. 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. ARQUITECTURA: tiene que ver tanto con diseño de las propiedades acústicas de un local a efectos de fidelidad de la escucha, como de las formas efectivas de aislar del ruido los locales habitados.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
LA LUZ: UNA ONDA TRANSVERSAL NATURALEZA DE LA LUZ Depende de cómo la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios.La luz es una forma de energía emitida por los cuerpos y que nos permite percibirlos mediante la vista. Los objetos visibles pueden ser de dos tipos: Objetos luminosos y Objetos iluminados. La luz que procede de un objeto visible se transmite mediante un movimiento ondulatorio hasta llegar a nuestros ojos. Desde allí se envía un estímulo al cerebro que lo interpreta como una imagen. La luz consiste en una forma de energía, emitida por los objetos luminosos, que se transmite mediante ondas electromagnéticas y es capaz de estimular el sentido de la vista. Las ondas electromagnéticas son transversales, pues las vibraciones de los campos eléctrico y magnético se producen en dirección perpendicular a la dirección de propagación. Las ondas electromagnéticas no requieren medio material para su propagación. Por eso, la luz del Sol llega a la Tierra después de recorrer una gran distancia en el vacío. PROPAGACION DE LA LUZ (I) Una de las propiedades de la luz más evidentes a simple vista es que se propaga en línea recta. Lo podemos ver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través de ambientes polvorientos o de atmósferas saturadas. La óptica geométrica parte de esta premisa para predecir la posición de la luz, en un determinado momento, a lo largo de su transmisión.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
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
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). PROPAGACION DE LA LUZ (II) La luz es una onda que se propaga en las tres direcciones del espacio. Para estudiar sus efectos se emplean líneas perpendiculares a las ondas, que indican la dirección de propagación. Es lo que denominamos rayos. En un medio que sea homogéneo, la luz se propaga en línea recta (siempre que no atraviese obstáculos de dimensiones comparables a su longitud de onda, en cuyo caso se produciría difracción, lo cual explica la formación de sombras y penumbras. Por ello, al iluminar un objeto con un foco grande y observar la imagen en una pantalla se distingue: - Zona de sombra, que no recibe ningún rayo. - Zona de penumbra, que recibe sólo parte de los rayos. - Zona iluminada, que recibe todos los rayos que proceden del foco de luz. De esta forma se puede explicar el eclipse de Sol y el eclipse de Luna. REFLEXION 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.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
Se distinguen dos tipos de objetos que emiten luz: Objetos luminosos o fuentes primarias Objetos iluminados o fuentes secundarias A menudo observamos nuestra imagen reflejada sobre la superficie del agua o sobre superficies metálicas pulidas. Este fenómeno se conoce como reflexión. Es como si la luz rebotara al llegar a la superficie y volviera a través del medio original. Para explicar este fenómeno se emplean las leyes de la reflexión: 1.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en el mismo plano. 2.- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión: i = r. - Rayo incidente: rayo que llega a la superficie. - Rayo reflejado: rayo que refleja la superficie. - Normal: es la perpendicular a la superficie del espejo en el punto donde toca el rayo incidente. - i: ángulo de incidencia, el que forma el rayo incidente con la normal. - r: ángulo de reflexión, el que forma el rayo reflejado con la normal. REFRACCION DE LA LUZ Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno óptico.
Las leyes de la refracción 1.ª Ley. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano. 2.ª Ley. (ley de Snell) Los senos de los ángulos de incidencia e1 y de refracción e2 son directamente proporcionales a las velocidades de propagación v1 y v2 de la luz en los respectivos medios.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
DISPERCION 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. EL ESPECTRO ELECTROMAGNÈTICO 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 (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) 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. Se cree que el límite para la longitud de onda más
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c
F -X C h a n ge
F -X C h a n ge
c u -tr a c k
N y bu to k lic
pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O W !
PD
O W !
PD
c u -tr a c k
.c