Ondas

Personaje

JOSEPH FOURIER 

Fue un francés matemático y físico nacido en Auxerre  y el más conocido para iniciar la investigación de las series de Fourier y sus aplicaciones a los problemas de transferencia de calor y vibraciones. La transformada de Fourier y la ley de Fourier también se nombran en su honor. Fourier también se acredita generalmente con el descubrimiento del efecto invernadero. 

Elementos y definiciones

Onda: Es una perturbación del medio por donde viaja energía más no materia.

Longitud de Onda: Es la distancia que tiene la onda entre tres nodos consecutivos o la distancia que hay entre cresta y cresta.

Amplitud: La mayor distancia que alcanza la onda a partir del punto de equilibrio.

Cresta: Cuando la partícula llega a uno de sus extremos, la parte superior de la onda.

Valle: Cuando la onda llega a su parte inferior.

Línea de Equilibrio: Por donde se propaga la onda.

Nodos: Puntos por donde pasa la onda.

Elementos de una onda

Clasificación de las Ondas

Según su dirección de propagación

Onda longitudinal: Es cuando las ondas viajan a la misma dirección de la propagación de la onda.
Oscilan paralelo, siempre son mecánicas.

Onda transversal: Aquí la onda oscila de forma perpendicular, de arriba a abajo. Pueden ser mecánicas o electromagnéticas.

Según su medio

Mecánicas: Necesitan de materia, de otra manera no se propagan.

Electromagnéticas: No necesitan de materia para propagarse, algunas veces se propagan en el vacío.

Según su número de oscilaciones

Pulso o perturbación: Realiza una sola oscilación, regresando al reposo.

Periódicas: Es cuando la onda viaja de manera constante.

Según su dimensión

Uni: Es cuando se propaga cada dos dimensiones. Lineal, ej: Una cuerda.

Di: Cuando son más y ocupan más espacio. Ej: En el agua.

Tri: Ocupan más espacio. Ej: El sonido y la luz que viajan por todas partes.

Clasificación de las ondas

Fenómenos Ondulatorios

Las propiedades de las ondas se manifiestan a través de una serie de fenómenos que constituyen lo esencial del comportamiento ondulatorio.

Reflexión: Consiste en el cambio de dirección que experimenta una onda cuando choca con un obstáculo.

Refracción: Consiste en el cambio de dirección  que experimenta un movimiento ondulatorio cuando pasa de un material a otro.

Interferencia: Consiste cuando dos o más ondas de la misma naturaleza coinciden en un mismo punto.

Difracción: Las ondas se dispersan al propagarse y 
cuando encuentran un obstáculo, lo rodean y lo doblan alrededor de él. 

Polarización: Es cuando todos los planos de vibración de una onda se reducen a una sola.

Principio de Huygens: Cada punto de un frente de onda se puede considerar como nueva fuente generadora de ondas.

Sismos

Son los movimientos bruscos de la Tierra que se producen por choques de las placas tectónicas y por la liberación de energía en el curso de una reorganización brusca de los materiales de la corteza terrestre.

Tipos de sismos

Temblor: Movimiento telúrico de menor intensidad, registrado en grado 6 escala de Richter.

Terremoto: Movimiento fuerte, sentido por toda la población secuelas y daños en la superficie.

Tsunami: Grupo de olas de gran energía que son producidos por terremotos oceánicos.

Escala de Ritcher y Mercalli

Origen de los sismos

Ondas sísmicas 

Forma en la que se propagan los sismos, existen dos tipos.

Internas: Viajan buscando caminos con espacio, se dividen en dos.
Primarias (P): Son ondas longitudinales, pueden viajar a través de cualquier material (10-12 km/s).
Secundarias (S): Son ondas transversales, su velocidad es levemente menor que la de las ondas P, se convertirán en superficiales. Generan oscilaciones (5-6 km/s).

Superficiales: Se propagan por las capas más superficiales de la Tierra, decreciendo su amplitud con la profundidad.

Ondas sísmicas

Fórmulas

Velocidad: V= λ*f

Ejercicios resueltos

1.- Una ola en el océano tiene una longitud de 10 m. Una onda pasa por una determinada posición fija cada 2 s. ¿Cuál es la velocidad de la onda?.

V= λ*f

V= λ* 1/T

V= λ/T    

V= 10/2= 5 m/seg

2.- Calcular la longitud de onda de una nota musical con una frecuencia de 261 Hz. Considerando que la velocidad de propagación del sonido en el aire a 15° C es de 340 m/seg.

V= λ*f

λ= V/f

λ= 340/261

λ= 1.302 mts

3.- Ondas de agua en un lago viajan 4,4 m en 1,8 s. El periodo de oscilación es de 1,2 s. a) ¿Cuál es la rapidez de las ondas?, b) ¿cuál es la longitud de onda de las ondas?.

V= x/t

V= 4.4/1.8

V= 2.44 m/seg

f= 1/T

f= 1/1.2

f= 0.8333 seg

λ= V/f

λ= 2.444/ 0.8333

λ= 2.9333 mts

Simuladores de ondas

• http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/56_ondas/index.htm
• http://ngsir.netfirms.com/englishhtm/Diffraction.htm

TALLER

1.- La velocidad de propagación de un mov. ondulatorio es de 2*10 a la 3 cm/sg. Si la frecuencia des mov. es de 4Hz ¿ cuál es el valor del periodo y de su longitud de onda.

2.- Hallar el valor de la frecuencia de la estación t del "viking I Y II" al enviar desde marte hasta la tierra ondas de radio cuya longitud es de 20cm ( Velocidad de la luz en el vacío 3*10 a la 5 Km/sg)

3.- Un diapasón vibra 256 veces por segundo produciendo una onda de 130cm de longitud, ¿ cuál es la velocidad?