ONDAS

Consulte qué es una onda, Cuál es la clasificación de las ondas según su medio y dirección de propagación

Onda: Propagación de una perturbación a través de un medio material o del vacío, las ondas al propagarse no transportan materia solo transportan energía.

Las ondas al igual que cualquier fenómeno se pueden clasificar a partir de distintos criterios, las ondas en particular se clasifican a partir de 3 criterios, estos son:

Según su Naturaleza

a) Ondas Mecánicas: Son todas aquellas ondas que necesitan de un medio material para propagarse y existir.

b) Ondas Electromagnéticas: Son todas aquella ondas que no necesitan de un medio material para propagarse y existir, pueden hacerlo incluso en el vacío.

Según su Oscilación.

a) Ondas Transversales: Son todas aquellas ondas en las que la dirección del movimiento oscilatorio, de las partículas del medio por el cual se propaga la onda, es perpendicular (forma un ángulo de 90º) a la dirección de propagación de la onda.

b) Ondas Longitudinales: Son todas aquellas ondas en las que la dirección del movimiento oscilatorio, de las partículas del medio por el cual se propaga la onda, es igual a la dirección de propagación de la onda.

Según su propagación.

a) Ondas Viajeras: Son todas aquellas ondas que tienen la capacidad de propagarse libremente a través de un punto a otro del espacio.

b) Ondas Estacionarias: Son ondas que parecen no avanzar, estas ondas se generan cuando dos ondas viajeras se superponen (están en el mismo lugar al mismo tiempo) al propagarse en sentidos contrarios.

Escriba cuáles son las partes de una onda; copie y pegue el dibujo respectivo.

Amplitud: Puede decirse que es la altura de la onda. Es la máxima distancia que alcanza un punto al paso de las ondas respecto a su posición de equilibrio.

Frecuencia: La frecuencia (f) es la medida del número de ondas que pasa por un punto en la unidad de tiempo.

Generalmente se mide en hertzios (Hz) siendo un hertzio equivalente a una vibración por segundo. Por ello, también se utiliza el s-1 como unidad para medir la frecuencia.

Para conocer la frecuencia de una onda la dividimos en partes que van desde una "cresta" a la siguiente de forma que el número de crestas que pasa por un punto en cada segundo es la frecuencia.

La frecuencia de una onda es la inversa de su período T, que es el tiempo que tarda en avanzar una distancia igual a su longitud de onda.

Longitud de onda: La longitud de onda es la distancia entre dos crestas consecutivas. Como todas las distancias, se mide en metros, aunque dada la gran variedad de longitudes de onda que existen suelen usarse múltiplos como el kilómetro (para ondas largas como las de radio y Televisión) o submúltiplos como el nanómetro o el Angstrom (para ondas cortas como la radiación visible o los rayos X).

Escriba y explique las características de una onda

Las principales características de una onda que permiten distinguir una onda de otra son:

• Frecuencia

• Amplitud

• Velocidad

• Fase

• Longitud de onda

• Contenido armónico

• Envolvente

La distancia por encina o por debajo de la línea central de una forma de onda representa la amplitud de la señal. Cuanto mayor es la distancia, mayor será la variación de presión o la señal eléctrica.

La amplitud puede medirse usando varios estándares. Los máximos positivos y negativos de una onda se conocen como valor de pico, y la distancia entre el pico negativo y positivo se conoce como valor pico a pico.

El valor medio eficaz (root meant square o RMS) se usa como valor medio más significativo entre amos, y es el que se aproxima más al nivel percibido por nuestros oídos.

En una onda sinusoidal, el valor RMS se calcula elevando al cuadrado la amplitud de la onda en cada punto y es 0.707 veces el valor de pico. Al ser el cuadrado de un número el valor RMS siempre será un valor positivo.

Frecuencia:

La frecuencia es el número de veces que una masa vibratoria o señal eléctrica repite un ciclo, de positivo a negativo (amplitud).

El desplazamiento completo de una onda, que corresponde a un giro de 360º en una circunferencia, se conoce como ciclo.

La frecuencia se mide en herzios (Hz), siendo su valor el número de veces que se repiten en un segundo.

1 Hz = 1 ciclo / 1 segundo

Velocidad:

La velocidad de una onda es la velocidad a la que la onda viaja a través de un medio (líquido, sólido o gaseoso).

Viene dada por la siguiente ecuación:

V = d/t

• V = velocidad de propagación de la onda en el medio

• d = distancia a la fuente de sonido

• t = tiempo en segundos

Longitud de onda: La longitud de onda es la distancia en el medio entre el principio y el final del ciclo, o entre los puntos correspondientes de los ciclos contiguos.

Longitud de onda = velocidad en el medio / frecuencia en herzios

Respuesta de frecuencia: La respuesta de frecuencia es la relación que hay entre la amplitud de onda y la frecuencia. Se muestra en un eje de coordenadas, donde en Y se representa la amplitud media de la señal, y en X se representa la frecuencia de la señal.

Si la amplitud de la onda tiene el mismo valor para todas las frecuencias, se obtendrá una respuesta de frecuencia plana.

Fase: Dado que un ciclo puede empezar en cualquier punto de la forma de onda, es posible tener dos generadores de onda produciendo ondas sinusoidales de la misma frecuencia y amplitud de pico, pero que tengan diferentes amplitudes en un momento dado. En este caso se dice que las ondas están fuera de fase (desfasadas) una respecto a la otra. La cantidad de desfase que hay entre ambas ondas se mide en grados, y un ciclo se divide en 360º

La onda sinusoidal se considera que empieza a 0º con amplitud 0, y alcanza su valor máximo positivo a 90º, después decrece hasta cero a 180º para encontrar su valor máximo negativo a 270º y volver a cero a 360º.

Contenido armónico: Los instrumentos musicales rara vez producen ondas sinusoidales puras. Si lo hiciesen, todos los instrumentos que diesen la misma nota sonarían igual, y la música sería poco interesante.

La diferencia entre el sonido de distintos instrumentos viene dado por la presencia de varias frecuencias diferentes en la onda sonora, además de la correspondiente a la nota que se está tocando, llamada fundamental.

Las ondas presentes en el sonido, distintas de la fundamental son llamadas parciales, y las parciales que son más altas que la fundamental se llaman parciales superiores o sobretonos.

Para la mayoría de los instrumentos musicales, las frecuencias de los sobretonos son múltiplos enteros de la fundamental, y se llaman armónicos.

Envolvente acústica: La envolvente de una onda determina la forma en que su intensidad varía y se puede ver gráficamente conectando los puntos de pico de la misma polaridad sobre una serie de ciclos.

La envolvente de una señal se compone de tres secciones:

1. Acometida

2. Dinámicos internos

3. Caida

La acometida es la forma en la que el sonido empieza y aumenta su intensidad.

Los dinámicos internos describen el aumento, descenso y mantenimiento del volúmen después del periodo de ataque.

La caída es la forma en la que el sonido desaparece.

Cada una de estas secciones tiene 3 variables:

• Duración temporal

• Amplitud

• Variación de la amplitud con respecto al tiempo

Explique los diferentes fenómenos ondulatorios: Reflexión, refracción, difracción, interferencia, polarización

Reflexión:

Sabemos, que una onda está caracterizada por un frente de onda, que son los puntos de propagación de la onda que poseen igual fase. Se denomina rayo, a un vector imaginario cuya dirección es perpendicular al frente de onda y su sentido es el de propagación del mismo.

Cuando un rayo se refleja en una superficie, se denominan: ángulo de incidencia, al formado por el rayo incidente y la normal; ángulo de reflexión, al formado por el rayo reflejado y la normal. Siendo la normal, la perpendicular a la superficie, esquematizado en la figura siguiente.

Refracción

Si una onda pasa de un medio a otro distinto, (por ej. distinta densidad), ésta cambia su velocidad y se produce una desviación de la dirección de propagación de la onda. Esto es lo que se denomina refracción

DIFRACCION E INTERFERENCIA

Los fenómenos de difracción e interferencia con ondas de agua, son los mismos que los vistos en el experimento 5, donde se reemplaza las fuentes (parlantes) por rendijas, y el detector ( micrófono), será un pantalla donde se visualizará la

Amplitud resultante en función de la posición.

Llenar la cuba con agua, de manera de obtener ondas no dispersivas, para visualizar correctamente los fenómenos ondulatorios

Monte el generador de vibraciones, y busque condiciones adecuadas de amplitud

Polarización Las ondas luminosas no suelen estar polarizadas, de forma que la vibración electromagnética se produce en todos los planos. La luz que vibra en un solo plano se llama luz polarizada.

Este fenómeno de polarización solo se da con ondas transversales, pero no con longitudinales, ya que implica una asimetría respecto del eje en la dirección de propagación. Si se demuestra que un haz luminoso puede ser polarizado, llegaremos a la conclusión de que las ondas luminosas son

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