DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS

CARRERA DE: INGENIERÍA MECATRÓNICA

ASIGNATURA: FÍSICIA II

TRABAJO PREPARATORIO

LABORATORIO 1.2

Tema de la práctica: MOVIMIENTO ONDULATORIO

Realizado por: Naveda Clavijo Franklin Dario

Curso y NRC: C-102-1757

1. Consultar sobre:

1.1 Ondas mecánicas. Tipos de ondas longitudinales y transversales.

Ondas mecánicas: Una onda mcánica es una perturbación de las propiedadesmecánicas (posición, velocidad y energía de sus átomos o meléculas) que sepropagan a lo largo de un material.

Longitudinales: El movimiento local del medio alcanzado por la perturbaciónse efectúa en la dirección de avance de la onda. Un muelle que se comprime dalugar a una onda longitudinal.

Transversales: La perturbación del medio se lleva a cabo en dirección perpen-dicular a la de propagación. En las ondas producidas en la super�cie del agualas partículas vibran de arriba a abajo y viceversa, mientras que el movimientoondulatorio progresa en el plano perpendicular. Lo mismo sucede en el caso deuna cuerda; cada punto vibra en vertical, pero la perturbación avanza segúnla dirección de la línea horizontal. Ambas son ondas transversales. Las ondasque se producen en nlas super�cies de los líquidos son transversales. Tambiénlas ondas electromagnéticas que constituyen las ondas de radio y la luz sontransversales.

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Tipos de ondas longitudinales y transversales.

Onda sonora: Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite loque se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo generauna variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de ondaesférica periódica o cuasiperiódica. Mecánicamente las ondas sonoras son untipo de onda elástica.

Onda elástica: es una perturbación tensional que se propaga a lo largo de unmedio elástico. Por ejemplo las ondas sísmicas ocasionan temblores que puedentratarse como ondas elásticas que se propagan por el terreno.

onda de gravedad: son ondas que se propagan en un medio estrati�cadoestabe frente al desarrollo de movimientos verticales, estas ondas se estudianespecialmente en metereología donde las ondas de gravedad se producen enzonas estables de la atmósfera terrestre.

1.2 Propiedades de las ondas: Re�exión, Refracción, Difracción, Su-

perposición, Interferencia y Polarización.

Re�exión: Consiste en el cambio de dirección que experimenta una ondacuando choca contra un óbstáculo. La onda que se dirige hacia el óbstaculose denomina onda incidente, mientras que la onda que se aleja del óbstaculodespués de haber chocado contra él se denomina onda re�ejada.

Refracción: Consiste en el cambio de dirección que experiemnta un movimientoondolatorio cuando pasa de un medio a otro. En este fenómeno también cambiala velocidad de propagación de la onda. En la siguiente �gura se representa ladesviación de la dirección de una onda cuando cruza de un medio a otro.

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Difracción: Este fenómeno se produce cuando un obstáculo impide el avancede una parte de un frente de onda. Según el principio de Huygens, cada puntoalcanzado por la onda se comporta como un nuevo punto emisor de ondas, deesta forma se explica que las ondas logran bordear el obstáculo y propagarsedetrás. Para que se aprecie bien este fenómeno el tamaño del obstáculo no debeser muy superior a la longitud de onda.

Superposición: Cuando dos ondas se propagan en el mismo medio, en lamisma dirección o contraria, se superponen, es decir, las ondas individuales sesuman produciendo una onda resultante. La elongación en cada punto corre-sponde a la suma algebraica de las amplitudes de cada una de las ondas por sep-arado. Cuando se produce la superposición de als ondas, estas siguen avanzandodespués del encuentro conservando sus propiedades (Amplitud, frecuencia, lon-gitud de onda, velocidad). Al pulsar una cuerda �ja en ambos extremos seproduce una onda que avanza y se re�eja en los extremos �jos, superponiendoseambas ondas.

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Interferencia: La interferencia es la concurrencia de dos ondas en un puntodel espacio. El resultado que se obtiene es otra onda, que es combinación de lasondas concurrentes. (Principio de Superposición)

interferencia constructiva: Cuando en un punto concurren dos ondas quetienen la misma frecuencia y están en fase la suma de las dos ondas da lugar auna onda de mayor amplitud.

interferencia destructiva: Si en un punto concurren dos ondas que tienenla misma frecuencia y un desfase de p radianes (fase opuesta) el resultado esque ese punto vibrará con una amplitud menor, al menos, que la de una delas ondas incidentes y si las dos ondas fueran iguales el resultado sería que seanulan. En el caso de la luz puede dar lugar a que la concurrencia de dos rayosde luz produzca oscuridad.

Polarización: En las ondas transversales es posible que todas las partículasalcanzadas por la onda vibren en la misma dirección, entonces se dice que laonda esta polarizada y se llama plano de polarización al plano formado porla dirección de la vibración y la dirección de propagación. En el caso de quelas partículas alcanzadas por la onda tengan varias direcciones de vibración, es

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posible que al pasar por un �ltro determinado solo se propaguen las vibracionesde determinada dirección, es decir la onda se polariza.

1.3 Patrón de interferencia lineas nodales y antinodales.

1.4 Principio de Huygens.

Alrededor de 1860 el físico danés Huygens propuso un mecanismo simple paratrazar la propagación de ondas. Su construcción es aplicable a onda mecánicasen un medio material.

Huygens visualizó un método para pasar de un frente de onda a otro. Cuandoel movimiento ondulatorio alcanza los puntos que componen un frente de onda,cada partícula del frente se convierte en una fuente secundaria de ondas, queemite ondas secundarias (indicadas por semicircunferencias) que alcanzan lapróxima capa de partículas del medio. Entonces estas partículas se ponen enmovimiento, formando el subsiguiente frente de onda con la envolvente de es-tas semicircunferencias. El proceso se repite, resultando la propagación de laonda a través del medio. Esta representación de la propagación es muy razon-able cuando la onda resulta de las vibraciones mecánicas de las partículas delmedio, es decir una onda elástica pero no tendría signi�cado físico en las ondaselectromagnéticas donde no hay partículas que vibren.

2. En una cubeta con agua y con un lapiz y una regla que tipo de

ondas formaría y que propiedades o principios podría describir.

podría describir lo siguiente:

Al golpear el agua con la punta de del lápiz se generaron ondas circulares quese propago por dos direcciones es decir ondas circulares.

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Genere pulsos rectos en la cubeta de ondas golpeando suavemente la super�ciedel agua con la regla. Al golpear el agua con la regla se generaron ondas planas.

3. Con un resorte helicoidal forme las ondas transversales y las ondas

longitudinales y describa sus propiedades.

ONDAS LONGITUDINALES:

Los osciladores se mueven en el mismo sentido de propagación de la onda

ONDAS TRANSVERSALES:

Los osciladores se mueven perpendicularmente con respecto a la dirección depropagación de la Onda

4. En una cubeta de agua y con una regla forme el patrón de inter-

ferencia formando ondas planas y poniendo dos obstáculos.

Al colocar la regla sobre el agua y haciendo que vibre sobre la superfície del aguay perturbe el médio, podemos ver como se propagan ondas planas las cuales alpasar por los obstáculos estan tratan de sobrepasarlos dando la forma circulara la onda a partir del punto donde se encuentran los obstáculos. Al colocar dosobstáculos podemos ver q se forman dos ondas circulares que van a chocar la unacon la otra y se podra ver un patrón de interferencia, aqui también podremosobservar los nodos y antinodos que se formar por los patrones de interferencia.

5. Preguntas:

• ¾Qué es una onda y que tipos existe?

Una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad deun medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético,a través de dicho medio, implicando un transporte de energía sin transporte demateria. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua,un trozo de metal e, incluso, inmaterial como el vacío.

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Tipos de ondas:

Según el medio en que se propagan:

Ondas electromagnéticas: Estas ondas no necesitan de un medio para propagarseen el espacio, lo que les permite hacerlo en el vacío a velocidad constante, yaque son producto de oscilaciones de un campo eléctrico que se relaciona con unomagnético asociado.

Ondas mecánicas: A diferencia de las anteriores, necesitan un medio material,ya sea elástico o deformable para poder viajar. Este puede ser sólido, líquidoo gaseoso y es perturbado de forma temporal aunque no se transporta a otrolugar.

Ondas gravitacionales: Estas ondas son perturbaciones que afectan la geometríaespacio-temporal que viaja a través del vacío. Su velocidad es equivalente a lade la luz.

Según su propagación:

Ondas unidimensionales: Estas ondas, como su nombre indica, viajan en unaúnica dirección espacial. Es por esto que sus frentes son planos y paralelos.

Ondas bidimensionales: Estas ondas, en cambio, viajan en dos direccionescualquieras de una determinada super�cie.

Ondas tridimensionales: Estas ondas viajan en tres direcciones conformando unfrente de esférico que emanan de la fuente de perturbación desplazándose entodas las direcciones.

Según su dirección:

Ondas transversales: Las partículas por las que se transporta la onda se de-splazan de manera perpendicular a la dirección en que la onda se propaga.

Ondas longitudinales: En este caso, las moléculas se desplazan paralelamente ala dirección en que la onda viaja.

Según su periodicidad:

Ondas no periódicas: Estas ondas son causadas por una perturbación de man-era aislada o, si las perturbaciones se dan de manera repetida, estas tendráncualidades diferentes.

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Ondas periódicas: Son producidas por ciclos repetitivos de perturbaciones.

• ¾Cuáles son las propiedades de las ondas describa brevemente?

Re�exión: Consiste en el cambio de dirección que experimenta una ondacuando choca contra un óbstáculo.

Refracción: Consiste en el cambio de dirección que experiemnta un movimientoondolatorio cuando pasa de un medio a otro.

Difracción: Este fenómeno se produce cuando un obstáculo impide el avancede una parte de un frente de onda.

Superposición: Cuando dos ondas se propagan en el mismo medio, en lamisma dirección o contraria, se superponen, es decir, las ondas individuales sesuman produciendo una onda resultante.

Interferencia: La interferencia es la concurrencia de dos ondas en un puntodel espacio. El resultado que se obtiene es otra onda, que es combinación de lasondas concurrentes. (Principio de Superposición)

Polarización: En las ondas transversales es posible que todas las partículasalcanzadas por la onda vibren en la misma dirección, entonces se dice que laonda esta polarizada y se llama plano de polarización al plano formado por ladirección de la vibración y la dirección de propagación.

• ¾Qué es un patrón de interferencia?

La interferencia es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen paraformar una onda resultante de mayor o menor amplitud. El efecto de interfer-encia puede ser observado en cualquier tipo de ondas, como luz, radio, sonido,ondas en la super�cie del agua, etc. El patrón de interferencia se forma por lasuperposición de dos o más ondas que llegan a una región al mismo tiempo.

• ¾Cuál es la ley de Snell en la refracción de ondas?

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A la izquierda, se ha dibujado el frente de ondas que se refracta en la super�cie deseparación de dos medio, cuando el frente de ondas incidente entra en contactocon el segundo medio. Las fuentes de ondas secundarias situadas en el frente deondas incidente, producen ondas que se propagan en todas las direcciones convelocidad v1 en el primer medio y con velocidad v2 en el segundo medio. Laenvolvente de las circunferencias trazadas nos da la forma del frente de ondasdespués de tiempo t, una línea quebrada formada por la parte del frente deondas que se propaga en el primer medio y el frente de ondas refractado que sepropaga en el segundo.

El frente de ondas incidente forma un ángulo θ1 con la super�cie de separación,y frente de ondas refractado forma un ángulo θ2 con dicha super�cie. En laparte central de la �gura, establecemos la relación entre estos dos ángulos.

En el triángulo rectángulo OPP′tenemos que:

v1·t=OP ′senθ1

En el triángulo rectángulo OO′P′tenemos que

v2·t= OP′ ·senθ2

La relación entre los ángulos θ1 y θ2 es:

v1senθ1

= v2senθ2

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Fecha: 21/04/2014

bibliografía:

-http://www.angel�re.com/empire/seigfrid/OndasTransyLong.html

-http://micurso�sica.blogspot.com/p/movimiento-ondulatorio.html

-http://www.laser.uvigo.es/docencia/Teleco/F2.05/pdf/F2_CUB_05.pdf

-http://erick�sicaupi.wordpress.com/�sica/�sica-ii/presentaciones/movimiento-ondulatorio-y-ondas/

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