Analisis Cualitativo Del Movimiento Ondulatorio

Análisis Cualitativo

Del Movimiento Ondulatorio

Objetivos:

• Analizar cualitativamente el concepto de onda

• Calcular frecuencia, periodo, longitud y velocidad de propagación de una onda.

• Valorar el estudio del modelo ondulatorio para la explicación de los fenómenos mecánicos y electromagnéticos.

Descripción Teórica

MOVIMIENTO ONDULATORIO El Movimiento ondulatorio es el proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico, u oscilación.

El Movimiento ondulatorio es el proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico, u oscilación, alrededor de una posición de equilibrio. Puede ser una oscilación de moléculas de aire, como en el caso del sonido que viaja por la atmósfera, de moléculas de agua (como en las olas que se forman en la superficie del mar) o de porciones de una cuerda o un resorte. En todos estos casos, las partículas oscilan en torno a su posición de equilibrio y sólo la energía avanza de forma continua. Estas ondas se denominan mecánicas porque la energía se transmite a través de un medio material, sin ningún movimiento global del propio medio.

Las únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación son las ondas electromagnéticas; en ese caso las oscilaciones corresponden a variaciones en la intensidad de campos magnéticos y eléctricos.

Si deseamos enviar una señal de un punto A a otro punto B cualquiera, lo podemos hacer de dos formas: a través de un transporte de materia o, a través del transporte de energía sin que exista el traslado de materia. Este fenómeno de transportar energía sin transportar materia se conoce como onda.

Las ondas se pueden dividir en dos tipos: ondas mecánicas y ondas electromagnéticas. Las ondas mecánicas necesitan de un medio material para propagarse, como las ondas de un resorte. Por el contrario, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material por lo que se pueden transportar en el vacío.

Los Componentes esenciales de una onda son:

• Amplitud: Es la distancia vertical entre el cero y el punto máximo/mínimo de una onda.

• Longitud de onda: Distancia horizontal entre dos puntos sucesivos, de una onda (de un máximo a un máximo o de un mínimo a un mínimo, etc.) ¡Cuidado! Si se elige el punto donde la onda es cero el siguiente punto igual no será necesariamente el siguiente cero, esto se debe a que si bien la onda vale lo mismo, esos puntos no son iguales porque en esa parte la onda no se comporta de la misma manera.

• Periodo: Es el tiempo que le toma recorrer una longitud de onda o ciclo.

• Frecuencia: Es la cantidad de periodos que entran en un determinado tiempo. La unidad de la frecuencia es el Hertz=Hz

Las ondas se clasifican en mecánicas (necesitan de un medio de propagación) y electromagnéticas (viajan en el vacio). Ambas ondas pueden ser de tipo:

a. Transversales donde las partículas del medio vibran perpendicular a la propagación (viajeras). Una onda transversal es una onda en la que las vibraciones son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Si una onda transversal se mueve en el plano x-positivo, sus oscilaciones van en dirección arriba y abajo que están en el plano y-z.

b. Longitudinales donde las partículas vibran en la misma dirección de propagación (estacionarias).

Una onda longitudinal es una onda en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales reciben también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. Algunos ejemplos de ondas longitudinales son el sonido y las ondas sísmicas de tipo P generadas en un terremoto.

Análisis Indagatorio

• Si sabemos que las seis cuerdas de una guitarra tienen la misma longitud y están sometidas a una tensión muy parecida, pero tienen diferente espesor, ¿En qué cuerda viajan con mayor rapidez las ondas?

Respuesta: En la cuerda donde viaja más rápido es en la sexta cuerda que es aquella que tiene mayor espesor, Porque al ser esta la que tiene mayor grosor es la que más energía necesita para poder producir una onda y como necesita más energía la rapidez de la onda viajara más rápido

• ¿Influyen estos parámetros en la frecuencia de oscilación?

Respuesta: Claro que si influyen ya que a pesar de que cada cuerda tiene la misma longitud y está sometida a la misma tensión, su rapidez no es la misma porque tienen grosores diferentes. Al tener que las rapidez son distintos tenemos que la rapidez es distancia entre tiempo y como la distancia es la misma la que varía en realidad es el tiempo, la frecuencia es dependiente del tiempo por lo que estos parámetros si influyen

Materiales Sugeridos

• Metro

• Resorte de diferentes densidades

• Cronometro

Exploración:

• Sujete el extremo de uno de los resortes, que el profesor le proporcionó, sobre una superficie lisa, el piso o la mesa del laboratorio. Estire el resorte una longitud de aproximadamente 5.0 m

• Genere pulsos rápidos y cortos. ¿Qué observa? ¿Se desplaza el medio? ¿Cómo llamaría a este fenómeno?

Se observa un pulso que va de un lado del resorte al otro lado, si se le da con suficiente fuerza este regresa a su punto de partida. Un pulso es una perturbación de corta duración generada

...