Ondas Mecanicas

ONDAS LONGITUDINALES Y TRANVERSALES

Alejandra Segura, Mayorga Jesica, Mayra suaza

Universidad Manuela Beltrán

RESUMEN

Este proyecto de ondas longitudinales y transversales hace reconocer el movimiento de oscilación de las partículas en el sentido longitudinal donde se demuestra que es paralelo a la dirección de propagación de la onda. En una onda transversal se visualiza las oscilaciones perpendiculares a la dirección de propagación. Si una onda transversal se mueve en el plano x-positivo, sus oscilaciones van en dirección arriba y abajo que están en el plano y-z, Manteniendo una traza la magnitud del desplazamiento en instantes sucesivos se aprecia el avance de la onda. Transcurrido un tiempo la persistencia de la traza muestra como todos los puntos pasan por todos los estados de vibración. Dando así la visualización cómoda de las ondas longitudinales y transversales.

ÍNDICE DE TÉRMINOS:

Periodo (T): tiempo que tarda una onda en pasar por un punto

Frecuencia: numero de ondas que pasan por un punto cada segundo; es inverso al periodo (F=1/T).

Amplitud: la máxima elongación de la vibración que se propaga.

Longitud de onda (L): distancia entre dos puntos de igual fase.

Velocidad de propagación: velocidad con que se desplazan las crestas de las ondas (V=L / T).

Objetivo general

• Diseñar un sistema que nos permita realizar ondas longitudinales y transversales para calcular diferentes aspectos físicos.

Objetivo especifico

• Estudiar distintos modelos de vibración de ondas transversales y longitudinales y calcular la velocidad de propagación de dichas ondas.

• Demostrar experimentalmente las velocidades de las ondas y hallar cuál de ellas vieja con mayor rapidez.

MARCO TEÓRICO

CONCEPTO DE ONDA

Una onda es una perturbación que se propaga. Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y recupera vibrando al paso de la onda.

La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta (este es el foco de las ondas) y en esa partícula se inicia la onda. La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio con una velocidad constante (siempre que el medio sea isótropo).

Una onda transporta energía pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.

Ejemplo:

• La onda que transmite un látigo lleva una energía que se descarga en su punta al golpear. Las partículas del látigo vibran, pero no se desplazan con la onda.

• Un corcho en la superficie del agua vibra verticalmente al paso de las olas pero no se traslada horizontalmente, eso indica que las partículas de agua vibran pero no se trasladan.

TIPOS DE ONDAS

Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran perpendiculares a la dirección de propagación, las ondas se llaman transversales. Si vibran en la misma dirección se llaman longitudinales.

Ejemplos de ondas transversales: las olas en el agua, las ondulaciones que se propagan por una cuerda, la luz…

Ejemplos de ondas longitudinales: las compresiones y dilataciones que se propagan por un muelle, el sonido…

Onda transversal viajando por una cuerda:

Ilustración 1

En las siguientes fotos puedes ver un ejemplo de onda longitudinal (arriba)

y transversal (abajo) en un muelle:

Ilustración 2

Las ondas pueden ser unidimensionales bidimensionales y tridimensionales según se propaguen en una sola dirección, en un plano o en las tres dimensiones del espacio.

Ejemplos: Unidimensional: Onda transversal en una cuerda

Bidimensional: Olas concéntricas en la superficie de un estanque

Tridimensional: El sonido en el aire.

Por último las ondas se dividen en materiales o mecánicas y electromagnéticas, la diferencia principal es que las ondas mecánicas necesitan un medio para propagarse mientras las ondas electromagnéticas, como la luz, pueden viajar por el vacío.

ONDAS LONGITUDINALES

Ilustración 3

Una onda longitudinal es una onda en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales reciben también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. Algunos ejemplos de ondas longitudinales son el sonido y las ondas sísmicas de tipo P generadas en un terremoto.

Si imaginamos un foco puntual generador del sonido, los frentes de onda (en rojo) se desplazan alejándose del foco, transmitiendo el sonido a través del medio de propagación, por ejemplo aire.

Por otro lado, cada partícula de un frente de onda cualquiera oscila en dirección de la propagación, esto es, inicialmente es empujada en la dirección de propagación por efecto del incremento de presión provocado por el foco, retornando a su posición anterior por efecto de la disminución de presión provocada por su desplazamiento. De este modo, las consecutivas capas de aire (frentes) se van empujando

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