Ondas IPREUNIVERSITARIO PEDRO DE VALDIVIA

Una onda es una perturbación que viaja en el espacio, transportando energía sin necesariamente desplazar masa. También se conoce como una propagación de una perturbación en el medio.

Ondas

Clasificación de las ondas

Medios de propagación

Necesitan de un medio físico para propagarse

No necesariamente requieren de un medio para desplazarse, se pueden propagar tanto en el vacío como en un medio elástico.

Ondas Mecánicas Ondas Electromagnéticas

Número de oscilaciones

Se produce cuando todo el medio se encuentra en reposo hasta que llega un impulso que rompe el equilibrio. Cuando esta perturbación pasa, el medio permanecerá en reposo.

Todas las partículas del medio tienen un movimiento periódico debido a que la fuente que origina la perturbación genera pulsos en forma constante.

Pulso o perturbación Ondas periódicas

Situación 1:

Pulsos

Situación 2 Situación 3.a

Situación 3.b

Dirección de propagación

Ondas Transversales Todas las partículas del medio

vibran en forma perpendicular con respecto a la dirección de la propagación de la onda.

Ondas Longitudinales Las partículas del medio

vibran en la misma dirección de la onda.

Longitudinal

Transversal

¿Onda transversal o longitudinal?

En una fila de personas que esperan comprar boletos, la primera persona sale y un pulso de movimiento se presenta a medida que cada persona camina hacia adelante para llenar el espacio que deja la persona anterior. A medida que cada persona camina hacia adelante el espacio se mueve a través de la fila. La propagación de ese espacio es:

Considere la “ola” en un juego de fútbol. Las personas se ponen de pie y levantan sus brazos a medida que la ola llega a sus posiciones, y el pulso resultante se mueve alrededor del estadio. La propagación de esta “ola” es:

Dimensión de vibración

Unidimensional:  

Bidimensional:

Tridimensional:

Características del movimiento ondulatorioELEMENTOS ESPACIALES DE UNA ONDA.

Eje de referencia

Cresta

Valle

Elementos espaciales de una onda

Elementos espaciales de una onda

Amplitud (A): Corresponde a la máxima distancia que existe entre un eje de referencia y la cresta o valle de la onda.

𝜆

Longitud de onda (): Corresponde a la medida de una onda completa. La distancia entre una cresta y la siguiente.

Elementos espaciales de una onda

PSU

Características del movimiento ondulatorioELEMENTOS TEMPORALES DE UNA ONDA.

T(s)

T

Período: Intervalo de tiempo requerido para que un elemento complete un ciclo de su oscilación y para que la onda viaje una longitud de onda.

Frecuencia: Es el número de crestas (valles o cualquier punto en la onda) que pasan por un punto determinado en una unidad de tiempo.

Elementos temporales de una onda

𝒇=𝟏𝑻

Elementos temporales de una onda

¿Cómo dibujarían una onda de alta frecuencia y una onda de baja frecuencia?

PSU

PSU

PSU

Características del movimiento ondulatorioRAPIDEZ DE PROPAGACIÓN.

La unidad física de la rapidez en el Sistema Internacional es metro/segundo ().

Donde es la distancia, y es el tiempo empleado en recorrer esa distancia.

𝒗=𝒅𝒕

𝒗=𝝀 ∙ 𝒇

Rapidez de propagación

Para una ondas estas cantidades se expresarían como:

Donde la rapidez se mide en , la longitud de onda en , y la frecuencia en

PSU

PSU

Recordemos

Medios de propagación

Número de oscilaciones

Dirección de propagación

Elementos Espaciales

Elementos Temporales

Rapidez de propagación

𝑣=𝜆 ∙ 𝑓

Recordemos

Fenómenos ondulatorios.

REFLEXIÓN

REFRACCIÓN

DIFRACCIÓN

INTERFERENCIA

POLARIZACIÓN

ReflexiónEs el cambio de dirección de una onda debido al choque de esta última con un obstáculo sólido o rígido. En la reflexión la onda cambia su dirección de propagación, pero no cambia de medio.

Fenómenos ondulatorios

Ley de la Reflexión:

La medida del ángulo de incidencia es igual a la medida del ángulo de reflexión.

i r

Refracción

Este fenómeno ocurre cuando una onda pasa desde un medio a otro distinto. Cuando esto sucede, la frecuencia de la onda permanece constante pero su velocidad y su longitud de onda cambian.

Fenómenos ondulatorios

Video

PSU

PSU

PSU

Difracción

Se produce cuando un frente de ondas pasa a través de una rendija simple o una rendija doble, cuyo ancho es menor que la longitud de la onda.

Fenómenos ondulatorios

Video

Interferencia Se produce cuando sobre un punto inciden dos o más ondas, agrandando o achicando la amplitud de la onda resultante. En palabras simples, es el efecto que producen dos o más ondas que se superponen al viajar por el mismo medio al mismo tiempo. La interferencia se dividen en constructivas (ondas en fase) o destructivas (ondas en desfase).

Fenómenos ondulatorios

Si las ondas están en “fase” la interferencia se denomina “constructiva”. En este caso la amplitud de la onda resultante es la suma de las amplitudes individuales de cada onda.Si las ondas están en “desfase” la interferencia se denomina “destructiva”. En este caso la amplitud de la onda resultante es la resta de las amplitudes individuales de cada onda.

PSU

Polarización

La polarización de una onda ocurre cuando ésta pasa a través de un “colador” que selecciona sólo aquellas que tengan un determinado plano de vibración.

Fenómenos ondulatorios

Video

Una onda estacionaria es la superposición de dos ondas que poseen la misma frecuencia, el mismo período, la misma amplitud y la misma velocidad pero con sentido contrario.

Una onda estacionaria esta compuesta por nodos y antinodos (vientres).

Ondas estacionarias

PSU

Dos refracciones y una reflexión en las gotitas de agua producen luz en todos losángulos, hasta unos 42°, con la intensidad concentrada donde vemos el arcoírisentre 40° y 42°. No sale luz de una gotita de agua en ángulos mayores que 42°,a menos que sufra dos o más reflexiones dentro de la gota. Entonces, el cielobrilla más dentro del arcoíris que fuera de él. Observa el tenue arcoírissecundario a la derecha del primario.

La doble reflexión en una gota produce un arcoíris secundario.

Fin…