UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERETARO Escuela de
Bachilleres “Salvador Allende” Plantel Norte Unidad I Docente: M. en A.
Alejandro Bautista Meza
Movimiento Ondulatorio
Introducción La ciencia tiene como meta explicar la naturaleza y los fenómenos
que en ella ocurren, y el científico trata de relacionar y ordenar esta
variedad de fenómenos, por esto la Física se le considera la más organizada y
sus conceptos se expresan por medio del lenguaje matemático. En
la física reconocemos siete cantidades fundamentales que se definen en términos
de su medida; Estas son longitud, tiempo, masa, energía eléctrica, temperatura,
intensidad luminosa y cantidad de sustancia. Por
convenir a su estudio. Las unidades de las magnitudes
se agrupan en el sistema internacional y los estados unidos (USCS), dentro de
estas tenemos las magnitudes física (fuerza, velocidad, aceleración, potencia).
El ser humano debe considerar una importante propiedad de los objetos que lo
rodean, y es que éstos se mueven al su alrededor de él y a la vez el ser humano
tiene la necesidad de explicar el cómo, él porque del movimiento y sus
consecuencias, la Física responde a esta y otras preguntas su rama de estudio
es la mecánica que estudia las leyes de movimiento así como la energía
potencial y cinética. En el lenguaje diario utiliza energía cuando nos
referimos a la fuerza, el vigor o la actividad, la energíaes una entidad
fundamental, común a todas las formas de materia que se encuentran en la
naturaleza y sólo se manifiesta cuando pasa de un cuerpo a otro, es decir,
cuando se transforma, o permite el equilibrio térmico. El cuerpo humano
necesita mantenerse a una temperatura constante y para ello tiene un sistema
biológico de control de la energía química de los alimentos en calor que es la
forma de energía que se tramite de un cuerpo a otro, a causa de la diferencia
de temperatura entre ellos, una vez que la energía es absorbida por la materia,
se denomina energía interna, la Física estudia causan y efectos del calor,
temperatura, transferencia de calor propiedades térmicas de la materia y
termodinámica. Unidad I: Movimiento Ondulatorio Tema 1. - Concepto de onda,
tipos de ondas y su descripción. Movimiento Vibratorio, es un
movimiento oscilatorio efectuado por un cuerpo elástico. Movimiento Armónico
Simple, es la proyección de un movimiento circular
uniforme sobre uno de sus diámetros. a) Elongación, es la distancia y que en
algún instante del
ciclo separa al móvil oscilante de su posición de equilibrio, la elongación
puede ser positiva o negativa. b) Amplitud de oscilación es el valor positivo o
negativo máximo que alcanza la elongación, igual al radio de la circunferencia.
C) Fase de oscilación es el ángulo, que algún instante del ciclo es subtendido
por el móvil de referencia.Movimiento ondulatorio.- Es la propagación de la
energía por medio de una perturbación en un medio, en lugar del medio en sí.
Onda mecánica, es una perturbación física en un medio
elástico. Onda transversal, es la vibración de las partículas individuales del
medio es perpendicular a la dirección de la propagación de la onda. Onda longitudinal, es la vibración de las partículas individuales
es paralela a la dirección de propagación de la onda. Calculo de la
velocidad1 de onda: F m v = ----------ïï€ €½
--------ï ï€ ï€ ï€ ï€ l Longitud de onda () de un
tren de ondas periódicas es la distancia entre dos partículas cualquiera que
estén en fase. v = ï¬/ T La frecuencia de una onda es el número de ondas que
pasan por un punto en particular en una unidad de
tiempo, (f). La unidad es Hertz (Hz) y se define como ciclo por
segundo. v=f ï¬ 2 La energía potencial de la partícula E = 2 ï° f2A2m 2 La
energía total de la onda en la cuerda es E = 2 ï° f 2A2 ïl Tiempo necesario
para la onda El principio de superposición: Este principio se usa para
encontrar la onda resultante cuando dos o más ondas existen simultáneamente en
el mismo medio. Cuando dos o más trenes de ondas existen simultáneamente en el
mismo medio, cada onda viaja a través del
medio como si
las otras no estuvieran presentes. t= l/v
1Las
unidades en el sistema SI de la velocidad es m/s. Y las unidades el sistema
USCS es pie/s.
Cuando dos o más ondas existen simultáneamente en el mismo medio, el
desplazamiento resultante en cualquier punto y tiempo es la suma algebraica del
desplazamiento (Amplitud) de cada onda. a) Interferencia constructiva es cuando dos ondas interfieren constructivamente cuando
la amplitud de la onda resultante es mayor que las amplitudes de cualquiera de
sus ondas componentes. b) Interferencia destructiva
es cuando dos ondas interfieren destructivamente cuando la amplitud de la onda
resultante es menor que las amplitudes de cualquiera de sus ondas componentes.
Onda estacionaria: La distancia entre nodos alternados o antinodos en una onda
estacionaria es una medida de la longitud de onda de las ondas componentes.
Acústica Es una parte de la física que estudia los fenómenos llamados ruidos o
sonido del oído o
auditivo, así como
la producción y propagación de los sonidos en los fluidos, en los sólidos y en
los gases. Sonido Es toda perturbación del medio elástico que
al propagarse puede ser detectado por el oído, o sea es una onda mecánica (onda
longitudinal) que se propaga a través de un medio elástico. V = 331 m/s + (0.6
m/s/sc t) V = 1087 pie/s + (2 pie/s/sc)(t) El sonido
es provocado por una fuerza de rozamiento, en diferentes circunstancias, esto
hace que se tramita de cuerpo a cuerpo (En él vació no se trasmite). Características
Objetivas del Sonido. Intensidad
Resulta dela amplitud de las vibraciones que emite o transmite el sonido. Tanto más intenso sea el sonido, es más fuerte. Son las
vibraciones del
medio, o sea depende de la frecuencia fundamental, que es el número de
vibraciones por segundo que sufre el cuerpo. Frecuencias
Es el número de longitudes de onda que pasan por un punto dado por segundo.
Forma de onda Es el desplazamiento máximo a partir
de su posición de equilibrio. Características Subjetivas del Sonido Sonoridad Emite bien los sonidos. Tono
Permite distinguir los sonidos altos o agudos de los sonidos bajos o graves y
dependen exclusivamente de las frecuencias Timbre.- Permite identificar la
fuente que esta produciendo.
Las ondas de sonido audible se definen como
aquéllas que están en el intervalo de frecuencia de 20 a 20000 Hz., El término infrasónico se refiere a ondas sonoras por
debajo de estas frecuencias, y el ultrasónico clasifica las ondas sonoras que
se encuentran por arriba del
intervalo audible. El volumen de un sonido está
determinado por su intensidad. Una escala logarítmica de niveles de intensidad
de 0 a 120 dB define el intervalo de sonido desde el umbral audible hasta el
umbral de dolor. Efecto Sensorial (Fisiológico) Física Intensidad acústica Tono
Timbre Intensidad Frecuencia forma de onda Propiedad
Las ondas sonoras constituyen un flujo de energía a través de la materia, la
intensidad de unaonda sonora dada es una medida de la rapidez con que se
propaga la energía a través de cierto volumen de espacio. La intensidad del
sonido es la potencia transferida por una onda sonora, a través de la unidad de
área normal a la dirección de propagación: I = P/A Área Unidad = w/cm.2 Una
cuerda vibrante, la intensidad del sonido varía directamente con el cuadrado de
la frecuencia (f) y con el cuadrado de la amplitud de una onda sonora(A), por lo tanto. 2 I = 2ï° f 2A2 ï² v Las
pulsaciones o ritmo ocurren cuando dos fuentes de
frecuencias ligeramente diferentes producen ondas en forma conjunta. Ocurren como
resultado al alternarse la interferencia constructiva y la destructiva. El número
de pulsaciones por segundo es igual a la diferencia entre las dos frecuencias /
f – f’/. El nivel de intensidad en decibeles se da por: dï¢= 10 log I / Io Io=
1x 10-12 W/m2 P = Potencia A =
Para ondas sonoras longitudinal en un alambre o barra, la velocidad del sonido
está dada por: v = Y/ ï² Densidad Y = modulo de Young ï² =
En un sólido extendido la velocidad de la onda longitudinal es una función del
módulo de Corte S, el módulo volumétrico ï¢, la velocidad de la onda puede
calcularse a partir de: v = ï¢/ ï² Al calcular la velocidad de propagación
del sonido en un gas conduce a: V = Y P/ ï² = YRT/M R = Constante universal de
los T = temperatura absoluta del
Y = constante dialéctica Gases M = Masamolecular del gas. gas.
Efecto Doppler
Consiste en un cambio aparente en la frecuencia de un
sonido, cuando existe un movimiento relativo entre un observador y la fuente sonora. Esto se debe a
que cuando se acerca la fuente sonora
al observador, las ondas que emite tienden a alcanzar a las ondas que van
delante de ellas, disminuyendo la distancia entre cresta y cresta, o sea, que
se reduce la longitud de onda provocando un aumento en la frecuencia del sonido, escuchándose
agudo. Al alejarse, aumenta la distancia entre cresta y
cresta provocando una disminución en la frecuencia y el sonido se escucha
grave. Un efecto similar sucede cuando la
fuente sonora
permanece fija y el observador es el que se acerca. Cuando
esto sucede, el observador percibe una frecuencia mayor, debido a que le están
llegando más ondas sonoras por cada unidad de tiempo, reduciéndose la longitud
de onda. Cuando el observador se aleja sucede el
efecto contrario. Para calcular la frecuencia aparente que un observador
escucha de un sonido, tenemos las siguientes situaciones: a) Cuando la fuente
sonora2 está en movimiento y el observador está en reposo, se usa la expresión:
fo = (fs V)/ ( V - vs ) Donde: f o= frecuencia observada fs= frecuencia de la
fuente V= velocidad del sonido vo= velocidad del sonido vs= velocidad de la
fuente b) Si la fuente sonora permanece en reposo y el observador es el que se
acerca oaleja de ella se usa la expresión: fo = fs( V+ vo )/ ( V)
2Las
velocidades cuentan como positivas para aproximación, y como negativas para
alejamiento.
Ondas Electromagnéticas Las ondas electromagnéticas son una
variación alternada de los campos eléctricos y magnéticos, es decir, las cargas
positivas y negativas, ambas se sirven de medios (voltaje) para la propagación
y es por ello que se propagan también en él vació. Onda electromagnética
es una perturbación transmitida p
or la fuente del dipolo. Hoy
sabemos que existe una clase de ondas electromagnéticas que abarcan una amplia gama de longitudes de onda, (Espectro de ondas
electromagnéticas) La diferencia básica entre los diversos tipos de ondas
electromagnéticas es resultados de su distinta longitud de onda. Ondas de radio Son longitudes de onda que fluctúan entre 1m y más de 6m
3x10 Ondas de microondas (radiación calorífica). - Son ondas de radio con una
corta longitud de onda (ondas de radar), su frecuencia 10-3 a 1012 Hz. Ondas
infrarrojas, tienen longitudes de onda entre las de la luz
visible 7x10 -7m y las microondas. Ondas luminosas.- Son longitudes de onda de
la parte de la radiación electromagnética se extiende sólo de 4x 10-7 a 7
x10-7m Ondas ultravioleta.- es radiación con longitudes de onda más cortas que
la luz violeta visible, pero que superan los 10nm. Ondas de rayos X es radiación electromagnética con
