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Unidades: 1 er Año E.M. Iván Torres Álvarez Profesor de Ciencias Naturales y Física Subsector: Física. Unidades y Contenidos. vibración y oscilación Las Ondas El Sonido La Luz. La Luz La electricidad. OBJETIVOS. Conocer las variables que determinan a una onda.
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Unidades:1er Año E.M. Iván Torres Álvarez Profesor de Ciencias Naturales y Física Subsector: Física
Unidades y Contenidos • vibración y oscilación • Las Ondas • El Sonido • La Luz • La Luz • La electricidad
OBJETIVOS • Conocer las variables que determinan a una onda. • Reconocer la relación entre frecuencia y periodo. • Conocer como se clasifican las ondas. • Reconocer las partes de una onda armónica. • Conocer y definir los fenómenos que presenta la onda. • Manejar magnitudes básicas utilizando relaciones matemáticas (por ejemplo: frecuencia, velocidad de propagación, longitud de onda, etc.) • Conocer y comprender los conceptos básicos que caracteriza una oscilación u onda. Además de los fenómenos que ésta puede presentar en un medio.
Vibraciones y Oscilaciones • Vibración: • Es el movimiento de vaivén que tiene un cuerpo en torno a un punto central o punto de equilibrio. • Ejemplos: • Pulsar la cuerda de una guitarra. • Golpear un platillo de batería. • Movimiento de un péndulo. Los fenómenos propios de una vibración se pueden estudiar a través de un modelo llamado OSILACIÓN. Y se plantea que ésta siempre describe el mismo ciclo en forma periódica.
La oscilación se caracteriza a través de las siguientes variables: PUNTO DE EQUILIBRIO:Es el punto central en torno al cual vibra un objeto, o bien la posición que tiene el cuerpo antes que empiece a vibrar. ELONGACIÓN: Es la distancia entre el punto de equilibrio y la posición del cuerpo en cualquier instante de tiempo. AMPLITUD (A): Es la elongación máxima de un cuerpo al realizar un ciclo, y se mide en metros (m). CICLO: Es una vibración completa, o bien, cuando el cuerpo parte de una posición y llega a la misma, después de haber realizado todo el recorrido. PERÍODO (T): Es el tiempo que demora cada ciclo. Su unidad es el segundo (s). FRECUENCIA (f): Es el numero de ciclos que el cuerpo realiza en una unidad de tiempo. La unidad de medida es el Hertz(Hz) y equivale al numero de ciclos que ocurren en un segundo.
Relación entre frecuencia y periodo Si suponemos que un cuerpo está vibrando y realiza “n” ciclos en un tiempo “t”, el periodo T estará dado por la relación: t = T x n T= t / n Y análogamente, la frecuencia será: f= n / t t = n / f Combinando estas relaciones, resulta: T x n = n / f T x f = n / n T x f = 1 T = 1 f Y si tengo un péndulo que realiza 40 ciclos en 5 segundos, ¿Cuál es su periodo y frecuencia? Es decir, el periodo y la frecuencia son inversamente proporcionales.
EJERCICIO: • El desagradable zumbido emitido por un zancudo se debe a que aletea a 600 Hz, esto significa que agita sus alas a un ritmo de: • A) 600 aleteos por segundo. • B) 600 aleteos por minuto. • C) 60 aleteos por segundo. • D) 6000 aleteos por minuto. • E) 6 aleteos por segundo. ALTERNATIVA B
EJERCICIO Si la onda dibujada demoró 30 s en ir de A hasta B, ¿cuál de las siguientes alternativas es falsa? A) El número de ciclos es 3 y la longitud de onda es 30(m). B) La frecuencia es 0,1 (Hz). C) El período es 10 (s). D) La velocidad de propagación es 3 (m/s). E) Todas las anteriores son falsas.
O N D A S • Se define como onda, al fenómeno que resulta al perturbarse una región del espacio. Ésta por lo general se propagará hacia el resto del espacio a través de un medio. • Las ondas transportan energía, pero NO materia. • Al producir una onda en una cuerda, se pueden dar tres casos: • Un pulso: Es una onda que se produce por una única perturbación. • Un tren de ondas: Es la que se forma por una sucesión de pulsos. • Ondas periódicas: Es aquella constituida por una serie de pulsos que se generan en intervalos iguales de tiempo. http://usuarios.lycos.es/pefeco/ondas0_indice.htm
Las ondas se pueden clasificar.. • Según la NATURALEZA DE EMISION: • ONDAS MECANICAS: son aquellas que utilizan un medio material y elástico para propagarse; este medio puede ser sólido, liquido o gaseoso. Además influye la homogeneidad, elasticidad y temperatura en la velocidad de esta onda. • La energía se transmite de partícula a partícula del medio, sin que estas se desplacen de su posición al ocurrir la perturbación.(ejemplo: El Sonido) • ONDAS ELECTROMAGNETICAS: Son aquellas que no requieren de un medio para su propagación, por lo que pueden transmitirse en el vacio. Éstas se desplazan debido a la acción coordinada de campos eléctricos y magnéticos y viajan en el vacio con una rapidez de 300 mil (km/s). • En medio mas densos, la velocidad es menor. (ejemplo: La Luz)
b) Según la DIRECCIÓN DE LA VIBRACIÓN DE LAS PARTICULAS DEL MEDIO: • ONDAS TRANSVERSALES: Las partículas del medio vibran en dirección perpendicular a la dirección de propagación. Ejemplo: una onda en el agua, etc. • ONDAS LONGITUDINALES: Es este caso, las partículas del medio oscilan en la misma dirección que la propagación de la onda. Ejemplo: el sonido. http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/56_ondas/index.htm http://usuarios.lycos.es/pefeco/ondas1/ondas1_indice.htm
b) Según EL SENTIDO DE PROPAGACION: • ONDAS VIAJERAS: la propagación de la onda se realiza en sentido único, es decir, estas ondas viajan hacia el mismo lugar sin devolverse. Por ejemplo, las ondas de televisión se propagan desde la antena repetidora hasta tu televisor y a todos los demás televisores de la ciudad. Las ondas viajeras se expanden libremente por el espacio o por su medio. • ONDAS ESTACIONARIAS: estas ondas resultan de dos ondas viajeras que viajan en sentidos contrarios. Una onda estacionaria se forma cuando una onda viajera incide sobre un punto fijo, obligándola a devolverse, pero invertida a respecto a la primera.
EJERCICIO: • De las siguientes aseveraciones, indique cuál es FALSA. • I. Las ondas electromagnéticas solo se propagan en el vacío. • II. Las ondas siempre transportan energía y materia. • III. La amplitud corresponde a la elongación mínima. • IV. Las ondas sonoras son un ejemplo de ondas transversales. • V. La longitud de onda corresponde a la distancia entre el punto de equilibrio y el punto máximo de elongación. • Solo I • Solo II • Solo I, II y IV • II, III y V • Todas ALTERNATIVA E
Ondas Armónicas Son sucesiones de pulsos constantes, que tienen un perfil o forma senoidal o sinuoso, con zonas altas denominadas montes y otras bajas, llamadas valles. Las ondas viajeras y estacionarias se combinan en forma precisa dando origen a una onda que pareciera que está detenida con lugares de vibración nula (nodos) y lugares de vibración máxima (antinodos). Este tipo de ondas se producen en los instrumentos musicales de cuerda.
Velocidad de Propagación Es la distancia recorrida por cada pulso o ciclo en cada unidad de tiempo. Esta velocidad tendrá un valor que dependerá del medio donde se propague. • Cuando se realiza una onda en una cuerda, el largo de la cuerda queda determinado por la ecuación: • n x ʎ/2 = L • donde L es el largo de la cuerda y n la cantidad de nodos. • Como v = ʎ x f , entonces: • V = 2L x f/n
LONGITUD DE ONDA Es la distancia que hay entre dos montes o dos valles continuos, o bien la medida del recorrido que hay entre el punto de inicio y del fin de un periodo. FRECUENCIA DE LA ONDA
EJERCICIO: • Determinar cuál de las siguientes aseveraciones son VERDADERAS: • I. Un sismo es un ejemplo de onda mecánica. • II. La velocidad de una onda depende de su amplitud. • III. En la longitud de onda se forma un monte y un valle. • Solo I • Solo II • Solo I y III • Solo I y II • I, II y III ALTERNATIVA C
Fenómenos De La Onda REFLEXIÓN REFRACCIÓN ABSORCIÓN DIFRACCIÓN DISPERSIÓN INTERFERENCIA
REFLEXIÓN: Se produce cuando una onda se encuentra con otro medio de mayor densidad. La medida del ángulo de incidencia es igual a la medida del ángulo de reflexión.
REFRACCIÓN: Se produce cuando una onda pasa a otro medio material que permite en ingreso. La frecuencia se mantiene constante. La longitud de onda y la velocidad de propagación varían.
DIFRACCIÓN: Es la propiedad que posee una onda de rodear un obstáculo cuando éste le interrumpe la propagación.
INTERFERENCIA: Se produce cuando una onda incidente o reflejada se mezcla con otra onda, superponiéndose.
TIPOS DE INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA: Se produce cuando las ondas están en fase. DESTRUCTIVA: Se produce cuando las ondas están totalmente desfasadas. Ambos casos son extremos, lo más común es que las interferencias sean una combinación de ellos.
ONDAS Sus magnitudes son Sus propiedades son Se clasifican según su Elongación Reflexión Amplitud Naturaleza Refracción Ciclo Difracción Dirección de oscilación frecuencia Interferencia Período Sentido de propagación Longitud de onda SÍNTESIS DE LA UNIDAD
¿QUÉ APRENDÍ? • A clasificar las ondas. • A reconocer las características de una onda. • A reconocer los fenómenos ondulatorios. • A aplicar los conceptos a la solución de problemas.
