INSTITUTO NACIONAL DE EL CONGO UNIDAD N 6 “ONDAS” CIENCIAS NATURALES SEGUNDOS AÑOS TECNICOS ING. XENIA GODOY

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ONDAS.

Las ondas son un fenómeno natural común e importante. Las ondas de choque, las ondas en el agua, las

ondas de presión asi como las ondas de sonido son ejemplos cotidianos de ondas. Una onda es aquella perturbación en los medios elásticos o deformables. Es transportadora de energía; pero es incapaz de desplazar una masa en forma contínua. Toda onda al propagarse da lugar a vibraciones. Es importante notar que el medio mismo no se mueve en conjunto en la dirección en que avanza el movimiento ondulatorio. Las diversas partes del medio oscilan únicamente en trayectorias limitadas.

Tipos de ondas

Las ondas mecánicas son originadas por golpes, vibraciones, etc. Su característica principal es que para

propagarse necesitan de un medio material en cualquier estado. Por ejemplo las ondas sísmicas.

Las ondas electromagnéticas son propagaciones de radiación electromagnética por el espacio y a diferencia

de las ondas mecánicas, no necesitan de medios materiales para propagarse, por supuesto que también

pueden propagarse en un medio material. La luz, las microondas y los rayos X son ejemplos de este tipo de

ondas.

ONDAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES

De acuerdo con la dirección en la que una onda hace vibrar a la s partículas del medio material, los

movimientos ondulatorios se clasifican en: longitudinales y transversales.

Ondas longitudinales

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Son aquellas en las cuales las partículas del medio vibran paralelo a la dirección de las ondas. Por ejemplo las ondas del sonido.

Ondas transversales

Son aquellas en las cuales las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de las ondas. Por ejemplo las ondas de una cuerda.

Ondas armónicas (periodo espacial). Cuando la perturbación periódica sigue

una función seno/coseno.

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Ondas lineales, superficiales y tridimensionales

Las ondas también se clasifican según la forma en que se propaguen, ya sea en una dimensión

(unidimensionales), en dos (bidimensional), o en tres (tridimensional).

Ondas lineales

Son las que se propagan en una sola dimensión o rayo. Tal es el caso de las ondas producidas en una cuerda

o un resorte.

Ondas superficiales

Son las que se difunden en dos dimensiones, como las ondas producidas en una lamina metálica o en la

superficie de un liquido como sucede cuando una piedra cae en un estanque. En estas los frentes de ondas

son circunferencias concéntricas al foco centro emisor, las cuales aumentan de tamaño conforme se alejen

de él.

Ondas tridimensionales

Son las que se propagan en todas direcciones, como el sonido. Los frentes de una onda sonora son esféricos

y los rayos salen en todas direcciones a partir del centro emisor. Las ondas electromagnéticas como la luz y

el calor también se propagan tridimensionalmente.

TREN DE ONDAS, FRENTE DE ONDAS Y RAYO O VECTOR DE PROPAGACIÓN.

Tren de ondas

Si a una cuerda tensa y sujeta por uno de sus extremos se le da un impulso moviéndola hacia arriba, se

produce una onda que avanza por las partículas de la cuerda, estas se moverán al llegarles el impulso y

recobraran suposición de reposo cuando la onda pase por ellas. Si la cuerda se sigue moviendo hacia arriba y

hacia abajo, producirá un tren de ondas periódico si el moviendo también lo es.

Frente de onda

Al dejar caer una piedra en un estanque, como ya mencionábamos, se formaran ondas transversales; cada

onda tiene una cresta y un valle.

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Rayo o vector de propagación

Es la línea que señala la dirección en que avanza cualquiera de los puntos de un frente de onda. Cuando el

medio ñeque se propaga la onda es homogéneo, la dirección de los rayos siempre es perpendicular o normal

al frente de onda.

Características de las ondas

Para referirnos a las características de las ondas, nos basaremos en las ondas transversales, la diferencia será

que para la sondas longitudinales en lugar de crestas se tienen compresiones y en lugar de valles,

expansiones.

Longitud de onda

Es la distancia entre dos frentes de onda que están en la misma fase. Por ejemplo, la distancia entre dos

crestas o dos valles consecutivos. La longitud de onda se representa por la letra griega λ (lamda) y se mide

en m/ciclo.

Frecuencia

Es el numero de ondas emitidas por el centro emisor en un segundo. Se mide en ciclos/s, esto es, en hertz

(Hz).

1 hertz = 1 ciclo/s

Periodo

Es el tiempo que tarda en realizarse un ciclo de la onda. Como puede notarse, el periodo es igual al inverso

de la frecuencia y la frecuencia es igual al inverso del periodo, por consiguiente:

T = 1/F y F = 1/T

Donde: T = periodo en s/ciclo

F = frecuencia en ciclos/s = hertz (Hz)

Nodo

Es el punto donde la onda cruza línea de equilibrio.

Elongación

Es la distancia entre cualquier punto de una onda y su posición de equilibrio.

Amplitud de onda

Es la máxima elongación o alejamiento de su posición de equilibrio que alcanza las partículas vibrantes.

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Crestas.- Son los puntos más altos de las ondas.

Valles.- Son los puntos más bajos de las ondas.

Velocidad de propagación

Es aquella con la cual se propaga un pulso a través de un medio. En otras palabras, es la velocidad con que

se desplazan los frentes de una onda en la dirección del rayo.

La velocidad con la que se propaga una onda esta en función de la elasticidad del medio; mientras este es

mas elástico, la velocidad de propagación será mayor.

En general dicha velocidad en un medio específico siempre es del mismo valor y puede calcularse con la

expresión:

V = λ / T

donde: V = velocidad de propagaron en m/s

λ = longitud de onda en m/ciclo

T = periodo en s/ciclo

como T = 1/ F

V = λ F

La velocidad de propagación es igual al producto de la frecuencia por la longitud de onda. El valor de la

velocidad de propagación es constante para cada medio, lo cual significa que para una onda de mayor

frecuencia, el valor de la longitud debe disminuir, de tal forma que el producto λ F sea el mismo y viceversa.

EJERCICIO 6.1

1. Calcular la velocidad con la que se propaga una onda longitudinal cuya frecuencia es de 120 ciclos/s y su

longitud de onda es de 10 m/ciclo

2. una lancha sube y baja por el paso de las olas cada 3.2 segundos, entre cresta y cresta hay una distancia de

24.5 m. ¿Cuál es la velocidad con que se mueven las olas?

3. calcular las longitudes de onda de dos sonidos cuyas frecuencias son 250 Hz y 2400 Hz si:

a) se propagan en el aire a una velocidad de 340 m/s

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b) se propagan en el agua a una velocidad de 1435 m/s

ONDAS MECÁNICAS CONOCIDAS

1.- LAS ONDAS DEL SONIDO Son ondas longitudinales que se originan por el movimiento de un cuerpo. Todo cuerpo que se mueve produce sonido. En nuestra vida diaria, el sonido se propaga a través del aire (en el vacío no se propaga, es decir no hay sonido). El sonido tiene tres cualidades:

A) Intensidad.- Es la cualidad por la que percibimos un sonido FUERTE o DÉBIL. El sonido emitido por un radiorreceptor puede tener demasiada intensidad y ser molesto, por lo que reducimos el volumen, lo cual significa que disminuimos la intensidad del sonido emitido. A mayor amplitud mayor sonido.

Tono.- Es la cualidad que nos hace percibir como agudo o como grave y depende de la frecuencia de la

onda. Dos notas musicales distintas se diferencian en el tono. El tono que los músicos llaman La tiene una frecuencia de 440 Hz y el denominado Fa, tiene una frecuencia de 739,99 Hz; cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el tono. El tímpano humano responde a sonidos en un amplio intervalo de frecuencias. Aunque el intervalo real varía según el individuo, podemos afirmar que en general el intervalo de audición humana oscila entre 20 Hz y 20 000 Hz. Las frecuencias mayores se denominan ultrasónicas. Los humanos no pueden oír frecuencias ultrasónicas pero algunos animales (los perros, por ejemplo) si pueden hacerlo. Los silbatos “silenciosos” para perros se basan en este principio.

Timbre.- Es la cualidad que nos permite distinguir una misma nota emitida por desiguales instrumentos. Un violín y una trompeta pueden emitir una misma nota (un mismo tono), pero sus timbres serán diferentes.

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LAS ONDAS EN EL AGUA Son ondas transversales que se originan al perturbar una masa de agua por intermedio de por lo menos un cuerpo.