¿quÉ es una onda? un movimiento ondulatorio es una forma de transmisión de energía, sin...
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¿QUÉ ES UNA ONDA?Un movimiento ondulatorio es una forma de transmisión de energía, sin transporte neto de materia, mediante la propagación de algún tipo de perturbación, que se denomina onda
Elementos comunes:
•Perturbación inicial
•Transmisión de energía
•Cierto retraso
ONDAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES
Una onda es transversal si su dirección de propagación es perpendicular a la dirección de la oscilación que provoca en las partículas del medio perturbado
Una onda es longitudinal si su dirección de propagación es paralela a la dirección de la oscilación de las partículas en el medio perturbado
VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS
La velocidad de propagación de una onda es la distancia que recorre una onda dividida por el tiempo que emplea en ello.
Esta velocidad de propagación depende de las propiedades del medio en que se transmite.
T
v Por ejemplo, la velocidad de propagación de las ondas transversales en una cuerda viene dada por:
Donde T es la tensión de la cuerda y μ es la masa por unidad de longitud.
ONDAS ARMÓNICAS
Ondas armónicas son aquellas que tienen su origen en las perturbaciones producidas en un medio por un movimiento armónico simple.
CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ARMÓNICAS
AMPLITUD
LONGITUD DE ONDA
PERIODO Y FRECUENCIA
SIMULACION CUERDA
En esta dirección
http://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.html
Se puede ver una simulación de una onda
generada en una cuerda.
RELACIÓN ENTRE λ, v Y T
Una onda tarda un periodo T en recorrer una distancia igual a su longitud de onda
Tv
fv
Tv
La velocidad de una onda depende del medio donde se propaga, no de las características de la onda. Si cambia la longitud de onda cambia el periodo.
FUNCIÓN DE ONDA (1) El movimiento tiene una doble periodicidad:
- La onda es periódica en el tiempo, pues repite su vibración cada tiempo . - La onda es periódica en el espacio, pues repite su vibración cada distancia .
La ecuación de las oscilaciones del punto M será igual a la del origen si a t le restamos el tiempo que el frente tarda en alcanzarlo. Podremos escribir:
0,),(
v
xtyxty
FUNCIÓN DE ONDA (2)
Tomando φo= 0 (eligiendo adecuadamente el instante inicial), y considerando que el movimiento que se propaga es un M.A.S., la función de onda queda:
x
T
tAsenxty 2),(
para una onda que se propaga en el sentido positivo del eje x.
La función de onda y representa el valor de la elongación para cada punto del medio en función del tiempo.
FUNCIÓN DE ONDA (3)
T
2
2
k
Número de onda
kxtAsenxty ),(
Energía transmitida por una onda
maxmax 2
1mvEcE
x
T
t
T
A
dt
dyv 2cos
2
T
Av
2max
La energía mecánica total de la onda es igual a la energía cinética máxima
Podemos determinar el valor de la velocidad derivando la elongación respecto del tiempo
222222
2
12
2
2
1AmfmA
T
AmE
Potencia de onda
t
EP
INTENSIDAD DE UNA ONDA Un frente de onda es el
lugar geométrico de todos los puntos que presentan el mismo estado de vibración.
Si el medio es homogéneo, un foco emisor producirá un frente de onda esférico centrado en el foco
Intensidad de onda es la energía que atraviesa por unidad de tiempo una superficie unidad perpendicular a la dirección de propagación de la onda.
S
PI
RELACIÓN ENTRE LA INTENSIDAD Y LA DISTANCIA AL FOCO EMISOR
R1
R2
Si los frentes de onda son esféricos, la intensidad disminuye con el cuadrado de la distancia al foco emisor
21
22
2
1
R
R
I
I
La amplitud es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al foco emisor
1
2
2
1
R
R
A
A
ONDAS SONORAS
El sonido es una vibración o perturbación armónica que se propaga en forma de ondas a través de un medio material elástico
Las ondas sonoras consisten en sucesivas compresiones y dilataciones del medio de propagación.
Mecanismo de formación de las ondas sonoras
Cualquier elemento de volumen oscila con M.A.S.
Amplitud de desplazamiento es el máximo desplazamiento de ese elemento de volumen respecto a su posición de equilibrio.
Amplitud de presión es el cambio máximo de presión a partir de su valor en el equilibrio.
La onda sonora puede considerarse como onda de desplazamiento o como onda de presión.
Intensidad del sonido
El oído humano puede percibir intensidades desde 10-12 W/m2 (umbral de audición) hasta 1 W/m2 (umbral del dolor)
El nivel de intensidad sonora se mide en una escala logarítmica cuya unidad son los decibelios (dB)
0
log10I
I
Intensidad de referencia, 10-12 W/m2