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Ondas
EVENTOS ONDULATORIOS
1. INTRODUCCIÓN
El tipo de movimiento en el cual no es el medio en si mismo sino alguna perturbación lo que se desplaza se denomina onda. Existen muchos otros tipos de ondas, tales como las ondas de radio, la luz, la radiación del calor, las ondas sobre la superficie de un lago, los tsunamis, los movimientos sísmicos, etc. Cuando la onda tiene lugar en un medio líquido o gaseoso se denomina onda acústica. Cuando resulta audible, se llama onda sonora.
El trabajo a realizar en este periodo estará orientado por estas dos grandes inquietudes
- ¿Qué caracteriza un movimiento ondulatorio?
- ¿Qué sucede cuando una onda interactúa con otra o con un cuerpo?
Interferencia constructiva de dos ondas en una cuerda
2. TAREA
Cada grupo debe dar respuestas a los siguientes interrogantes:
- Explicar las caracteristicas del Movimiento Armonico simple en un resorte y en un pendulo simple.
- Explicar la relación entre las ondas y la energía.
- Describir y explicar el comportamiento de las ondas en términos de la longitud de onda, la frecuencia y la velocidad de propagación
- Establecer diferencias entre ondas mecánicas y ondas electromagnéticas, entre ondas longitudinales y ondas transversales
- Establecer las relaciones entre rapidez, longitud de onda y frecuencia, y resolver problemas que involucran tales magnitudes
- Describir y explicar los fenómenos de reflexión, refracción, interferencia y difracción de ondas.
- Establecer los principios de superposición y entender cómo resultan las interferencias constructivas y destructivas
- Demostrar conocimiento de la naturaleza de las ondas sonoras, y las propiedades comunes con otras ondas.
- Explicar la producción, Propagación y características del sonido (intensidad, tono y timbre).
- Relacionar las propiedades físicas de las ondas sonoras con el tono y el volumen.
- Resolver problemas que relacionen la frecuencia, la longitud de onda y la velocidad del sonido
- Definir el efecto Doppler e identificar algunas de sus aplicaciones
- Explica el funcionamiento de sistemas resonantes (Cuerdas, tubos, varillas) a partir del concepto de resonancia y de la producción de ondas estacionarias.
- A partir de de los conceptos de ondas y describe la naturaleza de la luz y su comportamiento como onda transversal a partir de los fenómenos de difracción, interferencia y polarizacion
- Hace inferencias a partir de la aplicación del principio de superposición y, en particular para la luz, construye e interpreta diagramas de rayos para representar la trayectoria
3. PROCESOS.
El profesor de común acuerdo con los estudiantes organizará grupos colaborativos de 4 integrantes (un estudiante de desempeño alto o superior, dos de desempeño básico y uno de desempeño inferior). Los grupos se organizan en roles y se definen los pasos y actividades que cada uno de ellos deben realizar. De cada grupo de 4 estudiantes se escoge un representante para conformar dos grandes grupos quienes representarán al curso y serán los responsables de elaborar dos documentos para ser montados en RED EIHPA y en WIKIEIHPA.
Cada miembro del grupo debe realizar individualmente las actividades que están en las subpáginas de ONDAS, ACUSTICA y OPTICA:
- ver los videos y aplicativos multimedia;
- realizar las simulaciones de laboratorios, de ejercicios y de problemas;
- responder en el cuaderno, cada uno de los interrogantes planteados;
- Socializar los contenidos propuestos en una GRAN PLENARIA, presencial (70% de la nota) y VIRTUAL en RED EIHPA (30% de la nota) realizada desde el 11 de JULIO hasta el 12 de AGOSTO.
- Presentar el cuaderno con todo el trabajo realizado en la semana del 8 al 12 de Agosto.
3. Recursos
¿Qué es una Onda?
El paso de una onda de un medio a otro.
La siguiente figura muestra una cuerda delgada unida a otra cuerda gruesa, tenemos entonces dos medios. Al hacer oscilar el extremo de la cuerda delgada se propaga una onda a lo largo de ella, y al llegar a la cuerda gruesa, parte de la onda se refleja en sentido contrario en la cuerda delgada y otra parte se refracta en la cuerda gruesa.
Cuando una onda pasa de una cuerda delgada hacia otra cuerda gruesa, su frecuencia no se altera, su longitud de onda y su velocidad disminuyen.
La siguiente figura muestra una cuerda gruesa unida a otra cuerda delgada, tenemos entonces dos medios. Al hacer oscilar el extremo de la cuerda gruesa se propaga una onda a lo largo de ella, y al llegar a la cuerda delgada, parte de la onda se refleja en el mismo sentido en la cuerda gruesa y otra parte se refracta en la cuerda delgada.
Cuando una onda pasa de una cuerda gruesa hacia otra cuerda delgada, su frecuencia no se altera, su longitud de onda y su velocidad aumentan.
ONDAS DE CHOQUE
Para poder explicar el fenómeno de forma clara es preciso recurrir a la comparación de cuatro casos básicos.
Caso 1: El avión está inmóvil emitiendo un sonido
En el primer caso el avión está inmóvil, por tanto, tenemos una partícula emitiendo sonido a intervalos regulares de tiempo. Las ondas de sonido son evidentemente concéntricas.
Caso 2: Velocidad del avión menor que la velocidad del sonido
En el segundo caso el avión se está moviendo con una velocidad menor que la velocidad del sonido. Las ondas de sonido están contenidas una dentro de la otra debido a que la partícula no tiene tiempo de alcanzar las ondas en su movimiento. Para un observador en tierra, las crestas de las ondas sonoras llegan a sus oídos una por una y las percibe como un sonido continuo.
Caso 3: El avión viaja a la velocidad del sonido
En el tercer caso el avión viaja a la velocidad del sonido (la misma velocidad a la que se expanden las ondas). Las ondas sonoras se apilan o se superponen directamente frente a él formando un frente sónico plano.
El avión se mueve junto con el borde frontal de las ondas que produce. Anteriormente se pensaba que este apilamiento de las ondas sonoras frente a la aeronave presentaba una “barrera de sonido”, y que para avanzar a una rapidez mayor que la del sonido el avión tenía que romper esa barrera.
Lo que sucede en realidad es que las crestas de onda que se superponen trastornan el flujo del aire sobre las alas, de tal manera que es difícil controlar la aeronave cuando ésta vuela a una rapidez cercana a la del sonido.
Caso 4: El avión se mueve con una velocidad mayor que la velocidad del sonido
En el cuarto caso el avión se mueve con una velocidad mayor que la velocidad del sonido.
Este avión, se adelanta a las ondas de sonido que generaen su movimiento (las ondas se expanden a la velocidad del sonido mientras que el avión se desplaza a una velocidad mayor que la del sonido), de tal manera que los bordes de las crestas se superponen y forman un patrón en forma de cono, llamado ondas de choqueo “Cono de Mach”, en honor al físico y filósofo Austriaco. Ernst Mach, descubridor del fenómeno.
Cuando la capa cónica de aire comprimido que deja tras de sí un avión supersónico llega a un observador en tierra, éste escucha un violento chasquido que se conoce como estruendo sónico.
Un avión con la potencia suficiente puede viajar con una velocidad mayor que la del sonido, se conoce como un avión supersónico
En medicina se usan ondas de choque para destrozar cálculos renales (litotricia).
Texto guía: Física Conceptual de Paúl G Hewitt
Estas imagenes fueron tomadas de la pagina web del profesor ROBERTO E
http://www.angelfire.com/empire/seigfrid/Portada.html
Para saber un poco mas, visite las siguientes paginas Web:
pablo mondragòn escribió
profesor la manera tan practica de enseñansa que utd maneja es muy efectiva y hace que las personas se interesen en la materia cuantica y fisica dando a conocer el mundo a su exprecion en ecuaciones y a movimientos determinados pues gracias a utd el vreador he aprendido a interesarme con esto gracias . ATT: pablo mondragòn y el profe diego julian zalasar
nixmat escribió
Gracias Pablo por tu comentario, es reconfortante saber que otros estudiantes y profesores se interezan por el trabajo organizado en esta pagina web y que éste puede servir para que personas como tu se interesen por el estudio de la Fisica. ¿En qué institución educativa estudias y me gustaria compartir conocimientos con el profesor Diego Julian Salazar?
ivaneth peña mendoza escribió
profesor primero que todo lo quiero felicitar por este gram tarea en que usted nos pones….
sonido es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas audibles o casi inaudibles, generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que este generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.
SONIDO!!
El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras consistentes en oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos
la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.
La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa. Como las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal.
Propagación del sonido:
Ciertas características de los fluidos y de los sólidos influyen en la onda de sonido. Es por eso que el sonido se propaga en los sólidos y en los líquidos con mayor rapidez que en los gases. En general cuanto mayor sea la compresibilidad (1/K) del medio tanto menor es la velocidad del sonido. También la densidad es un factor importante en la velocidad de propagación, en general a mayor sea la densidad (ρ), a igualdad de todo lo demás, tanto menor es la velocidad de la propagación del sonido. La velocidad del sonido se relaciona
Aylin Granados Palmera 1102 escribió
Los videos me parecieron muy interesantes y además quiero darle las gracias al profesor Nixon Mejía porque gracias a estos videos podemos aclarar algunas dudas y complementar lo dicho en clases. En los videos nos explican que el sonido es una onda de perturbación el cual se propaga a una velocidad definida como las ondas de una maquina estas pueden ser mecánicas, electromagnéticas, longitudinales y transversales. Las ondas se pueden propagar por medio del aire un ejemplo de esto es que si no hubiera aire las personas no escucharan lo que decimos ya que este permite que el mensaje llegue a la persona. Además nos dice que el sonido tiene la capacidad de propagarse rápidamente y que su velocidad es infinita por lo tanto podemos escuchar algunos ecos reflejados.
Nos cuenta la manera como ISAAC NEWTON midió el tiempo en que tarda el sonido en ir y volver por un pasillo, para lo cual utilizo un péndulo simple. Si este volvía mas rápido que el sonido es q este era mayor que el sonido y había que alargarlo si sucedía lo contrario había que acortarlo. Por otra parte nos cuentan que GALILEO GALILEI descubrió el movimiento armónico simple por medio de una lámpara y para medir el tiempo que empleaba para cada oscilación lo determino por medio de sus pulsaciones y ahí fue donde descubrió que el péndulo se podría utilizar para medir el tiempo.
Luis Felipe Alemán Gutierrez 1102 escribió
Profesor me parece muy bueno su método de enseñanza, realmente nosotros hemos podido aprender muchas cosas gracias a la manera como usted nos enseña en el amplio mundo de la física, sin duda es uno de los mejores métodos de aprendizaje. Los videos relacionados con lo que damos en el aula nos ayudan mucho porque pienso que no solo es dar clases en el salón sino utilizar otros medios como el visto. En el caso de ondas los videos me ayudaron mucho a entender el tema. La propagación de onda es un mecanismo o un proceso para transmitir energía entre dos puntos de un medio sin que halla transporte de materia. Las hondas se dividen en varias como por ejemplo ondas mecánicas que son aquellas que necesitan un medio material elástico que vibre para transportarse. Ejemplo: ondas sonoras, las ondas en una puerta, las ondas en el agua, etc. O también ondas electromagnéticas que son las que transportan energía por medio de campos eléctricos y magnéticos, puede propagarse en el vacio ej: la luz, microondas, rayos x, radiación ultravioleta etc.
Hay que tener en cuenta que las ondas se propagan con una velocidad característica dependiendo del medio de propagación. Bueno esto fue un pequeño resumen de lo que pude aprender y espero que sirva de mucho. GRACIAS.
Angélica María Polo Mercado Grado 11 02 escribió
En esta ocasión me encanto la forma en como se descubrió el M.A.S., pues quien iba a creer que galileo Galilei iba a tomar sus pulsaciones como forma de calcular el tiempo, para las oscilaciones que realizaba la lámpara, y que a partir de ahí se iba a constituir el péndulo como uno de los mejores sistemas para medir el tiempo.
Otra peculiaridad que me pareció interesante fue la forma de medir la velocidad del sonido por Isaac newton, por medio de un péndulo, no podía creer que una persona emitiera un sonido y por medio de este artefacto y varios intentos de recortar la cuerda del péndulo si el sonido llegaba antes de que este terminara su oscilación o de alargarla si la oscilación del péndulo se adelantara a la velocidad del sonido.
Por ultimo profe de nuevo muchas gracias, por enseñarnos de una forma diferente.
Ronald Reales Mercado11-03 escribió
Profe principalmente quiero felicitarlo por esta Herramienta, ya que gracias esta nosotros como estudiantes podemos aprender más sobre algún tema. Por lo menos para mí ha sido de mucha ayuda, como usted bien sabe que vengo de la tarde y no sabía de esta herramienta ni para que serbia, ahora me doy cuenta que me ha ayudado mucho porque este tema todavía no lo había visto yo y cuando yo llegue a la mañana ya iban adelantados y no entendía muy bien, pero ahora sí tengo más claridad.
Lo que más me llamo la atención fue lo de las Ondas del sonido, que son aquellas que para propagarse necesitan de un medio que las ayude a que estas se desplacen. Otras de las cosas que me llamo la atención fue de lo del experimento que hizo Isaac Newton respecto al cómo medir la velocidad de las ondas del sonido que normalmente llega a través del aire. Es verdaderamente interesante lo que hizo el físico-experimentista para intentar medir la velocidad de las ondas, en un largo pasillo del lugar donde trabajaba y vivía trato de medir la velocidad de las ondas del sonido, cuánto demoraba en ir y venir el sonido y utilizó como herramienta del tiempo un péndulo, este lo soltaba al mismo tiempo que generaba un sonido agudo pero como las oscilaciones del péndulo dependen de la longitud de la cuerda si llegaba primero el sonido que el péndulo se debía recortar la cuerda y si el péndulo llegaba primero que el sonido se debía hacer lo contario (alargar la cuerda), hasta que lleguen los dos al mismo tiempo.
Nuevamente profe le agradezco, y le recomiendo que siga con esta herramienta que es muy buena.
MARIA INES HERNANDEZ M escribió
FELICITACIONES NIXON UN TRABAJO ESPECTACULAR, TAMBIEN SOY DOCENTE DE FISICA Y HASTA AHORA ESTOY HACIENDO PINITOS SOBRE EL USO DE LA TECNOLOGIA EN CLASE , ME PARECER TU TRABAJO MUY IMPORTANTE Y REALIZADO CON GRAN CUIDADO, ESPERO MOLESTARTE PARA PEDIR AYUDA.
GRACIAS
MARIA INES HERNANDEZ M
COLEGIO BOYACA
DUITAMA
BOYACA