TIPOS DE ONDAS

ONDAS

ONDAS TRANVERSALES
Título Actividad:
Máquina de Ondas

Principios a explicar:
Transmisión de ondas

Material:
25 Abate lenguas (o palitos de paleta)
Cinta adhesiva

Procedimiento:
1. Se cortará un tramo de cinta adhesiva de aproximadamente un metro de largo y se colocará en el suelo con la cara adhesiva hacia arriba.

2. Pegar el abate leguas en la cinta de manera perpendicular (atravesados), separándolos entre sí por 2 o 3 cm.

3. Una vez que se han pegado todo el abate lenguas se cortará otro pedazo de cinta del mismo tamaño del primero y se pegará por encima de los palitos, de modo que no haya posibilidad de que se desprendan.

4. Ya que hemos terminado la máquina, la pondremos en posición vertical deteniéndola desde arriba y le daremos un golpecito al primer palito en un lado; observado como la onda es transmitida por toda la máquina.

5. Después entre dos participantes, uno que detendrá un lado mientras que el otro gira el opuesto, acomodarán la máquina de modo que se puedan explicar las propiedades de las ondas

Marco Teórico:
Se dice que un cuerpo oscila cuando realiza un movimiento de vaivén entre dos puntos. Una onda es una oscilación que se propaga, esto es, que se está desplazando. En caso de que tratemos con una onda mecánica, se tratará siempre de una perturbación que se propaga en un medio material.
Existen dos tipos de ondas: las transversales, en las que la perturbación se efectúa en dirección ortogonal a la de propagación (atravesada); mientras que las longitudinales perturban el medio en la misma dirección que se propagan. Un caso clásico de onda transversal son las que se generan en un estanque cuando lanzamos una piedra, ya que las ondas van hacia arriba y hacia abajo mientras que se propagan hacia los lados. El sonido es el principal ejemplo de una onda longitudinal, ya que se perturba el medio en la misma dirección en que se propaga.
Si analizamos una onda transversal en un plano bidimensional, encontramos que tiene ciertas característica que la definen: una onda completa tiene siempre un ascenso y un descenso, a la parte que va hacia arriba se le conoce como cresta y a la que va hacia abajo como valle, entonces toda onda debe tener una cresta y un valle completos. A la línea de propagación, que siempre queda en medio de los valles y crestas, se el conoce como eje de la onda. La altura que separa la al eje de la punta de una cresta, o de la parte baja de un valle, se le conoce como amplitud de onda. La distancia entre dos puntos iguales (dos crestas o dos valles, u otro punto de la onda) se conoce como longitud de onda. A el número de ondas que efectúan un ciclo completo en una unidad de tiempo se le llama frecuencia y normalmente se mide en ciclos por segundo, llamados Hertz. Al tiempo que le lleva a una onda completar un ciclo se le llama periodo.

Preguntas:

¿Por qué, si sólo movimos un palito, se mueven todos?

Explicación:

Cuando movemos el primer palito los estamos perturbando y esto significa que le dimos energía para alterar su estado, como el abate lenguas no está libre, sino que esta en contacto con la cinta, le pasa a esta su energía y la cinta se la pasa al siguiente palito que se la pasa a la cinta, que se la pasa al siguiente….etc.
Se fijarán que aunque movimos le palito de un lado también se mueve el lado opuesto, esto se debe a que cuando se mueve la elasticidad de la cinta lo hace regresar con cierta velocidad que sirve de impulso para mover el otro lado. Este movimiento es una oscilación, pues los palitos se mueven hacia un lado y hacia otro no paran en seco sino que se siguen moviendo aunque cada vez menos.
Esto es lo que se llama una onda, oscilaciones que se van moviendo de un lugar a otro, energía desplazándose. Muchas ondas necesitan de un medio para moverse como nuestra máquina que necesita a la cinta, el sonido que por lo general se mueve en el aire, una cuerda que hacemos oscilar, etc. Sin embargo existen unas ondas que se pueden mover aún si no hay materia, son las ondas electromagnéticas que tienen la propiedad de autogenerarse, esto es, ellas mismas contienen la energía para seguir desplazándose. De estas ondas la más conocida es la luz.


EXPERIMENTO  2 

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de alambre, una carcasa de un bolígrafo y una mezcla jabonosa.

Preparamos una disolución jabonosa con agua, azúcar y jabón.

En primer lugar doblamos el trozo de alambre en forma rectangular dejando un trozo en uno de los lados para añadir un mango con la carcasa de un bolígrafo. Luego metemos el alambre en la mezcla jabonosa y lo sacamos con cuidado para que se forme una película líquida.

Si colocamos horizontalmente el alambre y lo movemos arriba y abajo periódicamente vemos que la película líquida se deforma, aumenta de tamaño, y se mueve hacia arriba y hacia abajo.

Luego repetimos el experimento girando el alambre en torno al mango y manteniendo en reposo la parte central. En este caso la película líquida se divide en dos mitades que oscilan alternativamente.

Una forma de apreciar mejor el experimento es iluminar el alambre con un foco y proyectar la sombra sobre un fondo blanco.

Explicación

La película líquida de jabón es un medio elástico sometido a tensión que permite la propagación de las ondas. En este caso se forman ondas estacionarias. En una onda estacionaria hay zonas donde se produce la máxima oscilación (vientres) y otras zonas donde la oscilación es mínima (nodos).El caso de las ondas estacionarias existen diversos modos de vibración:

En el primer caso, al mover arriba y abajo el trozo de alambre, la película oscila de manera que en la parte central se produce la máxima oscilación (un vientre) y en los extremos se produce la mínima oscilación (dos nodos). En el segundo caso, al girar el trozo del alambre en torno al mango, hay dos zonas donde se produce la máxima oscilación (dos vientres) y en la parte central del rectángulo la oscilación es mínima (un nodo).

¿QUÉ ES UNA ONDA ?

En todos los casos lo que se interpreta como una onda es la perturbación de un cuerpo o un medio, también puede considerarse como la representación del movimiento de la perturbación, es decir la onda en si misma, o el estado del medio no debe confundirse con el movimiento de las partículas.

CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS

La longitud de onda

La frecuencia y velocidad de una onda (una longitud de una onda es la distancia entre cualquier par de puntos de una onda que se comparten idénticamente.

TIPOS DE ONDAS

ONDA TRASVERSAL

Las partículas del medio perturbado se mueven perpendicularmente a la velocidad de la onda.

Un ejemplo de estas ondas son las ondas electromagnéticas, como las de la luz radio, cine o televisión, en un punto dado del espacio los campos eléctricos y magnéticos de una onda electromagnética son perpendiculares a la dirección de la onda y varían con el tiempo a medida que la onda pasa estas ondas son producidas por cargas aceleradas.

ONDAS LONGITUDINALES

Las partículas del medio experimentan desplazamientos en una dirección paralela a la dirección del movimiento ondulatorio

Estas ondas se pueden producir fácilmente en un resorte estirado, la región comprimida © (pulso) viaja a lo largo del resorte, y así se observa que la perturbación es paralela al movimiento de la onda.

ONDAS LINEALES

Se caracterizan por pequeñas amplitudes de onda y obedecen el principio de superposición este dice: si dos o más ondas viajeras se están moviendo a través de un medio, la función de onda resultante, en cualquier punto, es la suma algebraica de las funciones de onda de las ondas individuales.

ONDAS NO LINEALES

Se caracterizan por sus grandes amplitudes y violan el principio de superposición.

Una consecuencia de el principio de superposición  es la observación de que dos ondas viajeras pueden pasar una sobre otra sin que se destruyan o puedan alterarse.

ONDAS ARMONICAS

La forma de una onda armónica es una curva senoidal.

ONDAS SONORAS

Estas ondas se pueden desplazar a través de cualquier medio material es decir gases sólidos o líquidos con una rapidez que depende de las propiedades del medio, cuando las ondas sonoras viajan por un medio, las partículas del medio vibran a lo largo de la dirección del movimiento de la onda.

Los desplazamientos que ocurren como resultado de las ondas sonoras comprenden los desplazamientos longitudinales de las moléculas a partir de sus posiciones de equilibrio, lo que produce una región de alta y baja presión denominadas condensaciones y rarefacciones, respectivamente.

ONDAS AUDIBLES

Son las ondas que se localizan dentro del intervalo de sensibilidad del oído humano, típicamente de 20 hz a 20 000 hz, se pueden generar en una diversidad de formas, por instrumentos musicales, vocales humanas y altoparlantes.

ONDAS INFRASONICAS

Son ondas longitudinales de frecuencias más bajas que la gama audible, las ondas sísmicas son un ejemplo.

ONDAS ULTRASONICAS

Son ondas longitudinales de frecuencias más altas que la gama audible se pueden generar, induciendo vibraciones en un cristal de cuarzo al aplicarse un campo eléctrico  alterno .

ONDAS ESFERICAS Y PLANAS

Si un cuerpo esférico pulsa periódicamente en forma tal que su radio varia armónicamente con el tiempo, se producirá una onda sonora con frentes de onda esférica, la onda se mueve hacia afuera alejándose de la fuente con una rapidez constante, se puede concluir que la energía contenida en una onda esférica se propagara uniformemente en todas las direcciones.

ONDAS ESTACIONARIAS

Estas ondas se forman como resultado de la superposición de dos ondas armónicas que tengan la misma frecuencia, amplitud y longitud de onda, pero que se propaguen en direcciones opuestas.

¿Qué relación hay entre el movimiento vibratorio y el movimiento armónico simple?

La relación de estos dos movimientos es  que se mueven en línea recta en torno a una posición de equilibrio esto se considera que es movimiento vibratorio, si este movimiento siempre tarda el mismo tiempo en completar una oscilación y la separación máxima de la posición de equilibrio es siempre la misma se considera que es un movimiento armónico simple .

Física 2 Raymond  A. Serway  instituto politécnico nacional

Pág.  696 ,697, 698 , 708, 719, 727,740.

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena11/4q11_contenidos_1a.htm