MOVIMIENTO ONDULATORIO

Periodo (T)

OSCILACIONES

Movimiento Periódico

Es el tiempo en el cual un cuerpo completa un ciclo, como puede ser una revolución en el movimiento circular o una oscilación en el caso de un péndulo.

Movimiento Armónico Simple

Este movimiento tiene la particularidad de que el cuerpo repite sus condiciones de posición, velocidad, energía.

Frecuencia (F)

En este tipo de movimiento, que también es oscilatorio y periódico, el sistema que oscila presenta una fuerza restauradora que apunta siempre hacia la posición de equilibrio y también se considera que los efectos del rozamiento son despreciables. El caso típico de este movimiento es el de un péndulo simple.

Es el número de veces que un cuerpo repite sus condiciones por unidad de tiempo. Cuando la unidad de tiempo es el segundo, la frecuencia se mide en Hertz cuyo símbolo es Hz.

Péndulo Simple

Es un sistema formado por un cuerpo suspendido de una cuerda y que oscila alrededor del punto de suspensión

Movimiento Ondulatorio

El medio en el que se desplaza se mueve, luego regresa a su posición inicial, pero la energía se transfiere, como en los generadores de energía mareomotriz.

Ondas

Fenómenos Ondulatorios

● Reflexión. Las ondas se reflejan, es decir, cuando se desplazan y llegan a un obstaculo, cambian de dirección o “rebotan” y regresan a su medio original. Un ejemplo muy común es la reflexión del sonido, conocido como el eco. También la reflexión de la luz en los espejos es otro ejemplo de este fenómeno. ● Refracción. Es el fenómeno que se presenta cuando una onda que se propaga en un medio, incide en la superficie de separación con otro medio de propagación y pasa a ese medio, desviándose de su trayectoria original. ● Superposición. Ocurre cuando dos o más ondas se propagan en el mismo medio y se empalman o combinan formando una onda de propiedades diferentes .● Interferencia. La superposición da lugar a la interferencia y existen dos tipos de interferencia ● Constructiva. Es aquella en la cual las ondas que se superponen forman una onda de mayor amplitud que las ondas originales. ● Destructiva. Ocurre cuando las ondas que se superponen forman una onda de menor amplitud que cualquiera de las ondas originales. ● Ondas estacionarias. Estas se producen cuando dos ondas de igual frecuencia y amplitud se desplazan en sentido contrario y se superponen, o bien cuando una onda se propaga y se refleja interfiriéndose entre sí. ● Resonancia. Los cuerpos rígidos tienen una frecuencia de natural vibración.

Magnitudes que Caracterizan a las Ondas

Una onda se define como la propagación de una perturbación en el espacio, sin que exista un transporte de materia

● Frecuencia. Es el número de ondas que pasan por un punto del espacio por unidad de tiempo. ● Período. Es el tiempo necesario para que la onda se desplace una longitud de onda. ● Longitud de onda. Es la distancia recorrida por una onda al completar un ciclo. Se representa con la letra griega lambda (l). ● Amplitud. Es el máximo desplazamiento de la onda a partir de la posición de equilibrio. Su símbolo es la letra A. ● Velocidad de la onda. Es la distancia recorrida por la onda por unidad de tiempo (v). ● Cresta. Es el punto superior de la onda. ● Valle es el punto inferior de la onda. ● Nodos. Son los puntos que parece se encuentran en reposo pues son los que coinciden con la línea de equilibrio

● Ondas mecánicas. Son las que requieren de un medio mecánico elástico para que se puedan propagar. ● Ondas electromagnéticas. Estas no requieren de un medio de propagación ya que pueden viajar incluso en el vacío. ● Ondas transversales. Son las que oscilan en dirección perpendicular a la dirección de propagación. ● Ondas longitudinales. En éstas la dirección de la oscilación es paralela a la dirección de propagación.

SONIDO

Acústica

Rama de la física que estudia el sonido

Características del Sonido

• Tono: El tono se refiere a lo agudo o grave del sonido, es decir, se refiere a la frecuencia. Sonidos con frecuencias altas son sonidos agudos y sonidos con frecuencias bajas son llamados graves o bajos. • Timbre. El timbre es la característica que nos permite diferenciar sonidos que tienen frecuencias iguales pero que son emitidos por diferentes fuentes. El timbre se refiere a la forma de las ondas. • Sonoridad. Esta característica la asociamos con lo que llamamos el “volumen”, es decir, la potencia del sonido por unidad de área (o intensidad) y decimos que el sonido es fuerte si tiene alta potencia y es débil si tiene baja potencia.

Onda mecánica que se propaga a través de un medio elástico; un medio que se deforma cuando la onda está pasando y recupera su forma original una vez que la onda ha pasado a través de él. El ser humano es capaz de escuchar sonidos cuyas frecuencias se encuentran comprendidas en el rango de 16 hasta 20,000 Hz.

• Sonidos cuyas frecuencias sean menores de 16 Hz son llamados infra sónicos o infrasonido. Esto es, son sonidos que se encuentran por debajo del espectro audible del ser humano.
• Sonidos cuya frecuencia sea mayor a 20, 000 Hz son llamados ultrasónicos o ultrasonido. Los murciélagos, los perros, los delfines son capaces de percibir el ultrasonido en diferentes frecuencias cada uno.

Acústica

El sonido es una onda mecánica que se propaga. El ser humano escucha el sonido normalmente cuando viaja en el aire. Sin embargo, el sonido puede propagarse además en medios sólido o líquidos.

Acústica

La intensidad del sonido es la relación que existe entre la potencia del sonido y el área transversalEl oído humano puede percibir sonidos desde una intensidad de 1x10-12 W/m2 , valor conocido como umbral de audición y se representará como I0 , que es un sonido tan débil que apenas se alcanza a escuchar. Por otra parte, cuando la intensidad del sonido es tan alta que empieza a causar molestia o dolor, toma valores de 1 W/m2 , al que se le conoce como umbral de dolor

• Se mide en W/m2 en el Sistema Internacional

Efecto Doppler

Para caracterizar la frecuencia aparente que escucha el observador aplicaremos la siguiente expresión del Efecto Doppler:

Otro fenómeno ondulatorio que es fácilmente perceptible por el oído humano, es el conocido como efecto Doppler. Se presenta cuando existe movimiento relativo entre una fuente de ondas (emisor) y un receptor (u observador); No existe efecto Doppler cuando ambos, emisor y receptor están en reposo.

ÓPTICA

Clasificación de la Óptica

• Óptica geométrica: Es el estudio de la luz mediante su representación con base en rayos que se desplazan en línea recta. • Óptica física: Es el estudio de la luz tomando en cuenta sus características ondulatorias. • Óptica cuántica: Se considera que la luz tiene naturaleza corpuscular, es decir, que está formada por pequeñas partículas que al incidir sobre los objetos puede producir cierto tipo de fenómenos como el efecto fotoeléctrico.

Naturaleza de la Luz

Actualmente se acepta que la luz tiene naturaleza dual, es decir, que en muchos casos exhibe comportamiento ondulatorio como en el caso de la reflexión, la refracción, la difracción o bien la interferencia

• Todos esos fenómenos ondulatorios, los presenta la luz

La luz también exhibe características cuánticas o corpusculares pues existen fenómenos en los cuales la luz se comporta como si estuviese formada por partículas que chocan con los objetos y producen efectos materiales, como es el caso del radiómetro, que cuando es expuesto a la luz hace que sus paletas giren aun y cuando están encerradas en un bulbo de vidrio.

A ley de la reflexión establece que “el ángulo del rayo incidente es igual al ángulo del rayo reflejado”. En la figura el rayo de la izquierda es el rayo incidente y el de la derecha el rayo reflejado.

Espectro Electromagnético

Una mención muy importante dentro del tema de la óptica es el del espectro electromagnético

• Este lo constituyen las diferentes clases de radiación electromagnética que se conocen
• Todas ellas están formadas por un campo eléctrico y un campo magnético oscilando perpendicularmente entre sí mientras se desplazan

La luz visible es un pequeña región del espectro electromagnético dentro de un rango de aproximadamente 400 nm del color violeta hasta 700 nm correspondiente al color rojo.

Reflexión de la Luz

Dentro de su comportamiento ondulatorio, la luz exhibe el fenómeno de la reflexión. Lo podemos visualizar fácilmente al vernos en un espejo, en un lago con el agua quieta, en el reflejo de la luz en los metales, y muchos otros casos.

• El fenómeno de la reflexión se explica en la óptica geométrica mediante líneas rectas llamadas rayos.

Plano

Forma imágenes virtuales ya que aparecen como si estuvieran dentro del espejo y a la misma distancia

Esferico

Estos están formados por una sección de una esfera reflejante

• Espejos cóncavos o convergentes: Éste tipo de espejo puede formar imágenes reales o virtuales en función de la distancia del objeto al espejo.
• Un espejo cóncavo: es convergente ya que los rayos paralelos que inciden en él se reflejan y se concentran o convergen en el foco.

• Espejos convexos o divergentes: Son los que se forman en la parte externa de una sección de esfera reflejante

Éste tipo de espejo solamente puede formar imágenes virtuales independientemente de la distancia del objeto al espejo.

ESPEJOS

Un espejo es una superficie plana que refleja completamente los rayo de luz que recibe.