Fenomenos Ondulatorios

FENÓMENOS ONDULATORIOS Y FENÓMENOS ONDULATORIOS MECANICOS

Los fenómenos ondulatorios son parte importante del mundo que nos rodea. A través de ondas nos llegan los sonidos, como ondas percibimos la luz; se puede decir que a través de ondas recibimos casi toda la información que poseemos. A partir del análisis de fenómenos ondulatorios tan sencillos como las olas que se extienden por una charca o las sacudidas que se propagan por una cuerda tensa trataremos de estudiar las características generales de todos los movimientos ondulatorios.

Las propiedades de las ondas se manifiestan a través de una serie de fenómenos que constituyen lo esencial del comportamiento ondulatorio. Así, las ondas rebotan ante una barrera, cambian de dirección cuando pasan de un medio a otro, suman sus efectos de una forma muy especial y pueden salvar obstáculos o bordear las esquinas. Todas las ondas tienen un comportamiento común bajo un numero de situaciones estándar, a esto se les llama fenómenos ondulatorios. Las ondas pueden experimentar los siguientes fenómenos:

-REFLEXIÓN: Es el cambio de dirección de una onda que se encuentra en la superficie de separación entre dos medios, es decir, el cambio de dirección que experimenta una onda cuando choca con un obstáculo. Algún ejemplo común es la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.

- Refracción: Es el cambio de velocidad de propagación que experimenta una onda cuando pasa de un medio a otro, sin variar su frecuencia.

Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.

Ley fundamental de la refracción:

1. ª Ley. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano.

2. ª Ley. (Ley de Snell) Los senos de los ángulos de incidencia i y de refracción r son directamente proporcionales a las velocidades de propagación v1 y v2 de la luz en los respectivos medios.

Cuando la luz pasa de un medio a otro cuyo índice de refracción es mayor, por ejemplo del aire al agua, los rayos refractados se acercan a la normal.

Si el índice de refracción del segundo medio es menor los rayos refractados se alejan de la normal.

Todo esto quiere decir que la refracción se produce cuando un rayo de luz es desviado de su trayectoria al atravesar una superficie de separación entre medios diferentes. Esto se debe a que la velocidad de propagación de la luz en cada uno de ellos es diferente.

-Difracción: es el fenómeno ondulatorio que consiste en el curvado y esparcido de la onda cuando la onda pasa a través de un orificio de tamaño menor que la longitud de onda o pasa cerca de un obstáculo. Manifestándose porque la onda se curva al pasar por la abertura y bordea el obstáculo.

Experimento de Young:

El experimento de Young, fue realizado en 1801 por Thomas Young, en un intento de discernir sobre la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz. Young comprobó un patrón de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz.

-Polarización: Cuando los planos de vibración de una onda se restringen a uno solo, se dice que la onda se ha polarizado. Este fenómeno se presenta en las ondas transversales, más no en la longitudinales, por lo tanto no lo experimenta el sonido. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico.

La luz puede vibrar en todas las direcciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. ¿Qué pasaría si tan solo vibrase en una dirección? En 1938, E.H. Land inventó un sistema para obtenerla.

Land inventó una película polarizadora simple y comercial llamada Polaroid. Este producto contiene moléculas de hidrocarburo de cadena larga orientadas en una única dirección. Cuando la luz pasa a través de este filtro Polaroid todas las direcciones de vibración sernas anuladas o absorbidas por el filtro excepto una. La luz está polarizada.

Las oscilaciones del campo eléctrico sólo se producen en el plano del tiempo, son perpendiculares a las oscilaciones del campo magnético, y ambas son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.

-Interferencia: cuando dos ondas se encuentran en un punto, La perturbación total resultante es la suma de las perturbaciones de ambas ondas, es decir, el desplazamiento resultante en ese punto es la suma de los desplazamientos individuales producidos por cada una de las ondas. La interferencia puede ser constructiva (izquierda) o destructiva (derecha); Si los desplazamientos van en el mismo sentido, ambas ondas se refuerzan; si van en sentido opuesto, se debilitan mutuamente.

-Efecto Doppler: El efecto Doppler, llamado así por el austríaco Christian Andreas Doppler, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Doppler propuso este efecto en 1842 en su tratado Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels.

Se produce en las ondas sonoras cuando un centro emisor se mueve rápido en el especio y el receptor percibe un cambio en la frecuencia de la onda que genera el sonido, pero este cambio de frecuencia percibido es solo aparente.

-Resonancia: Es la situación en la que un sistema mecánico, estructural o acústico vibra en respuesta a una fuerza aplicada con la frecuencia natural del sistema o con una frecuencia próxima. La frecuencia natural es aquella a la que el sistema vibraría si lo desviáramos de su posición de equilibrio y lo dejáramos moverse libremente. Si se excita un sistema mediante la aplicación continuada de fuerzas externas con esa frecuencia, la amplitud de la oscilación va creciendo y puede llevar a la destrucción del sistema.

LA ONDA

En física, una onda consiste en la propagación de una

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