Ondas Mecanicas

CENTRO BACHILLERATO TECNOLOGICO INDUSTRIAL SERVICIOS N°48

VALERIA CERVANTES VAZQUEZ

ING. CECILIO HERRERA JUAREZ

ONDAS MECANICAS

FISICA II

4° J

TEMARIO

UNIDAD III. MOVIMIENTO ONDULATORIO

3.1. PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

3.2. PRINCIPIO DE BERNOULLI

3.3. PRINCIPIO DE TURRICELLI

3.4. ONDAS MECANICAS

3.5. EL SONIDO

3.6. CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO

3.7. EFECTO DOPPLER

INTRODUCCION

DURANTE LA REALIZACIÓN DE ESTA INVESTIGACIÓN ESTAREMOS ABORDANDO EL TEMA DE ONDAS MECÁNICAS, UN EJEMPLO DE ESTAS SON LAS QUE SE PRODUCEN EN LOS RIO O AGUAS AL MOMENTO DE TIRAR UNA PIEDRA O CUALQUIER OTRO OBJETO YA SEA PESADO O SEMIPESADO AL CAER ESTE PRODUCES ESTAS ONDAS, ESTE ES UN EJEMPLO YA QUE LO PODEMOS ENCONTRAR EN CUALQUIER OTRA PARTE

ONDAS MECANICAS

Las ondas son un fenómeno natural común e importante. Las ondas de choque, as ondas en el agua, las ondas de presión así como las ondas de sonido son ejemplos cotidianos de ondas.

El fenómeno ondulatorio ha sido investigado por siglos, siendo una de las preguntas mas controversiales en la historia de la ciencia la naturaleza corpuscular u ondulatoria de a luz.

De hecho Isaac Newton utilizo sus conocimientos de las propiedades ondulatorias para reforzar su creencia de que a luz no podía ser una onda. Su error era originado por su incapacidad de medir las longitudes de onda extremadamente pequeñas de la luz visible, además de no haber comprendido correctamente los fenómenos de interacción de a luz con a materia.

No fue si no hasta los experimentos de doble rendija realizados por tomas Young que se modifico el paradigma, transformándose de un modelo de partículas a un modelo ondulatorio, mismo modelo que fue apoyado posteriormente por la descripción matemática de la luz que realizo James Clerk Maxwell.

CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS.

Se denominan ondas mecánicas a aquellas que se desplazan a través de un medio deformable o elásticos, a diferencias de aquellas que no requieren de ningún medio para su propagación. Formalmente podemos definir las ondas mecánicas como aquellas que viajan de un lugar a otro a través de un medio material, originando una perturbación temporal en este medio, sin que el medio su vez se transporte de un lugar a otro.

Otro aspecto muy importante que caracteriza a las ondas, es el hecho de que todo movimiento ondulatorio tiene una energía asociada con a él. Con relación a este ahora solo se han viso diferentes formas de energía que se transportan de un lugar debido los movimientos de los cuerpos o las partículas (como en las diferentes formas de la energía mecánica), pero en el caso de las ondas nos encontramos con un fenómeno físico en el cual se presenta un fenómeno de transporte de energía sin que las partículas o cuerpos materiales se desplacen.

¿COMO SE PODRIA Probar EXPERIMENTALMENTE TRANSPORTE DE ENERGIA POR UNA NDA MECANICA?

Las ondas mecánicas pueden clasificarse de diferentes maneras. Inicialmente lo haremos considerando la dirección de movimiento de las partículas de la materia, con respecto a la dirección de propagación de la onda.

Si el movimiento de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación de la onda, diremos que se trata de una onda transversal (Ej. Ondas de una cuerda)

NOTA: Las ondas de la luz aunque no son ondas mecánicas, también son ondas transversales.

Por otro lado, si el movimiento de las partículas de una onda mecánica es en un sentido y otro a lo largo de la dirección de propagación, estaremos hablando de una olida de longitud, (Ej. Ondas de sonido en un gas).

NOTA: Algunas ondas no son ni puramente longitudinales ni puramente transversales ; como es el caso de las ondas que se aprecian sobre las superficies del agua, ya que las partículas se mueven hacia abajo y hacia arriba, pero también hacia adelante y hacia atrás , de tal manera que la trayectoria final es una elipse. Por otra parte el estudio de las ondas mecánicas es de vital importancia para la comprensión de una gran cantidad de fenómenos físicos debido a que la descripción matemática de las ondas mecánicas y de las demás ondas es muy semejante.

ONDAS ARMONICAS O SENOIDALES

En el caso de las ondas armónicas a demás de que las partículas del medio se mueven con un movimiento armonico simple, tienen la forma de la función seno.

NOTA: cualquier onda periódica puede representarse por una combinación de ondas senoidales. Cuando una onda senoidal viaja por un medio, todas las partículas del medio experimentan un movimiento armónico simple de la misma frecuencia.

ELEMENTOS QUE CARACTERIZAN ESTA A ESTAS ONDAS SON:

• Longitud de onda (): en una onda periódica es la distancia entre dos cresta, dos valles, o dos nodos no consecutivos.

• Amplitud (A): magnitud del máximo desplazamiento.

• PERIODO (T): En una onda periódica es el intervalo de tiempo necesario para formar una onda completa.

• FRECUENCIA (f): Es el número de ciclos que se forman por unidad de tiempo.

• FRECUENCIA ANGULAR (): Análogo en el movimiento ondulatorio a la frecuencia angular del movimiento armónico simple.

• RAPIDEZ DE ONDA ( v): Magnitud de velocidad de propagación de la onda (depende únicamente de las características del medio).

ONDA PLANA

Cada plano representa una frente de onda espaciada una longitud de onda, un tanto que las flechas representan rayos.

ONDA ESFERICA

En este caso los frenos de ondas, también espaciados una longitud de onda, son superficies esféricas en tanto que los rayos aparecen en dirección radial.

En el caso de las ondas esféricas, tenemos una situación tridimensional originada por una perturbación que se propaga en todas la direcciones, desde un frente de ondas puntual.

PROPAGACION DE LAS ONDAS

Para describir el movimiento de las ondas mecánicas, partiremos de una onda transversal que viaja en una cuerda que se mantiene horizontal. Supondremos una cuerda “ideal”, en la que la perturbación, ya sea un pulso o un tren de ondas, conservan su forma mientras se propagan, esto implican que las perdidas de energía deben ser despreciables. La perturbación viaja a lo largo de x mientras se mantienen en el plano xy.

La coordenada y representa el desplazamiento

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