Guía ondas y sonido

1. Física 1° Medio
Departamento de Ciencias Naturales
Prof.: Carolina Carrasco-Faviola Ferreira-Francisca Muñoz
Ondas y Sonido
Nombre: ____________________Curso:__________ Fecha: ___________
Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o
incluso en el vacío. Cuando estas ondas necesitan de un medio material, se llaman ondas
mecánicas. Las únicasondasque puedenpropagarse enel vacío son las ondas electromagnéticas.
El sonido es un tipo de onda mecánica que se propaga únicamente en presencia de un
medio material.
Un cuerpo al vibrar imprime unmovimientode vaivén (oscilación) a las moléculas de aire
que lo rodean, haciendo que la presión del aire se eleve y descienda alternativamente. Estos
cambiosde presiónse trasmitenporcolisiónentre lasmoléculasde aire y la onda sonora es capaz
de desplazarse hasta nuestros oídos. Las partes de la onda en que la presión aumenta (las
moléculas se juntan) se llaman compresiones y aquellas en que la presión disminuye (las
moléculas se alejan) se llaman enrarecimientos.
Las ondas se pueden clasificar de acuerdo con varios criterios. Uno de ellos es el
movimientode suspartículas,entérminosde la dirección de propagación de la onda. También se
puedenclasificarde acuerdoconel medioporel cual puedenpropagarse ysegún las dimensiones
de la propagación.
1.- De acuerdocon la direccióndel movimiento de las partículas, respecto de la dirección
de desplazamiento de la onda, se reconocen ondas transversales y longitudinales
Ondas Longitudinales:
Es cuando la vibración de la onda es paralela a la dirección de propagación de la propia
onda. Estas ondas se deben a las sucesivas compresiones y enrarecimientos del medio, de este
tipo son las ondas sonoras. Un resorte que se comprime y estira también da lugar a una onda
longitudinal.
Objetivos:
Comprender diferentes fenómenos naturales como el sonido.
¡La clave del éxito es el trabajo en clases!

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El sonido se trasmite en el aire mediante ondas longitudinales.
Otro ejemplo de onda longitudinal es aquella que se produce cuando se deja caer una
piedra en un estanque de agua, Se origina una perturbación que se propaga en círculos
concéntricos que, al cabo del tiempo, se extienden a todas las partes del estanque.
Ondas Transversales:
Donde la vibración es perpendicular a la dirección de la onda. Las ondas transversales se
caracterizan por tener montes y valles. Por ejemplo, las ondas que se forman sobre la superficie
del agua al arrojar una piedra o como en el caso de una onda que se propaga a lo largo de una
cuerda tensa a la que se le sacude por uno de sus extremos.
2.- Segúnlasdimensionesenque se propagaunaonda,puedenserunidimensionales,
bidimensionalesotridimensionales.
3.- Si consideramosel mediode propagación, se reconocenondasmecánicasy electromagnéticas.
A diferencia de las ondas mecánicas, que se propagan por medios elásticos (como el sonido), las
ondas electromagnéticas pueden viajar por el vacío.

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4. - Según
el
sentido
de
propagación,lasondastambiénse puedenclasificarcomoviajerasoestacionarias.
Las ondas estacionarias se pueden observar en las cuerdas de un instrumento musical. Las
ondas viajeras se propagan libremente desde su fuente, transportando energía y recorriendo
grandes distancias. Estas pueden ser mecánicas o electromagnéticas, transversales o
longitudinales.Lasondas estacionarias, en cambio, se forman cuando una onda rebota sobre una
superficie y se interpone sobre sí misma. La superposición de ambas ondas produce otra que
pareciera estar fija. Estas se forman en instrumentos de cuerda y de viento.
Características generales o elementos de las ondas
Tren de ondas: Todaslas ondasal moverse lohacenunatras otra como si fuera un tren de
donde se coloca un vagón tras otro.
Nodo: Es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.

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Elongación: Es la distancia entre cualquier punto de onda y su posición de equilibrio.
Cresta, monte o pico: es el punto más alto de una onda
Valle: Es el punto más bajo de una onda.
Periodo:Tiempoque tarda en efectuarse una onda o vibración completa, se mide en segundos o
s/ciclo se representa con una T mayúscula.
Notemos que el periodo (T) es igual al recíproco de la frecuencia (f) y viceversa.
Amplitud (A): Es la máxima separación de la onda o vibración desde su punto de
equilibrio.

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La longitudde onda (λ) esla distanciaentre dosmáximosocompresionesconsecutivos de
la onda. En las ondas transversales la longitud de onda corresponde a la distancia entre dos
montes o valles, y en las ondas longitudinales a la distancia entre dos compresiones contiguas.
Tambiénpodemosdecirque esladistanciaque ocupaunaonda completa, se indica con la
letragriegalambda(ƛ) y se mide enmetros.A la parte superior de la onda se le llama cresta y a la
inferior se le llama valle.
Tomaremos como ejemplo ilustrativo una onda transversal.
Frecuencia:Es el númerode ondasproducidas por segundo. La frecuencia se indica con la
letraf minúscula.Se mide enciclos/segundoo Hertz(Hz).Coincide conel número de oscilaciones
por segundo que realiza un punto al ser alcanzado por las ondas.
Las dos magnitudesanteriores,longitudyfrecuencia,se relacionanentre sípara calcular la
velocidad de propagación de una onda.
Velocidadde propagación: Es larelaciónque existe entreun espacio recorrido igual a una
longitud de onda y el tiempo empleado en recorrerlo.
Se indica con la letra V y es igual al producto de la frecuencia (f) por la longitud de onda
(λ).
Matemáticamente se expresa así:
Por lo tanto

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Fórmula que nos indica que la longitud de onda λ y la frecuencia f son dos magnitudes
inversamente proporcionales, es decir que cuanto mayor es un tanto menor es la otra.
Periodo: Es el tiempo (en segundos) que tarda un punto en realizar una oscilación
completa al paso de una onda. Se abrevia con la letra (T).
La frecuencia (f) se relaciona con el periodo según la fórmula
Volvamos a la fórmula
Para reemplazar en ella f (frecuencia), y nos queda la fórmula
Lo cual nosindicaque tambiénpodemoscalcularla velocidadsi conocemoslalongitud (λ)
y el periodo (en segundos) de una onda.
Comovemos,podemosrelacionar estas magnitudes y conociendo los valores de algunas
de ellas podemos determinar los valores de las otras, usando las fórmulas indicadas.
Actividades
Instrucciones: De acuerdo con lo que aprendiste en esta guía, realiza las
siguientes actividades en tu cuaderno (Pregunta y respuesta en tu cuaderno). Lee
atentamente antes de contestar.
1.- Rotula el esquema indicando el nombre de los elementos de una onda. Luego, responde las
preguntas asociadas.

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a. Identifica a qué tipo de onda corresponde el diagrama.
b. Reconoce cuántas oscilaciones presenta esta onda.
Explica cómo lograste llegar a la respuesta.
2.- Imagina que dejas caer una piedra en el centro de un estanque circular de 10 metros de
diámetro.Cuandoel aguase perturba,se formanondas que tardan10 segundosenllegaral borde
del estanque.Si entre el centrodel estanque yel borde se producen 40 oscilaciones, determina la
longitud de onda, el periodo y la frecuencia.
3.- Analizaestosesquemasde ondas,considerandoque lastresse propaganenel mismointervalo
de tiempo. Luego, responde las preguntas.
a. Identifica cuál de las tres ondas tiene menor longitud de onda. Explica tu respuesta.
b. Reconoce cuál onda presenta mayor frecuencia. Además, describe el procedimiento que
aplicaste para llegar a la respuesta correcta.
4.- El edificio Platinum, ubicado en Santiago, se mece con una frecuencia aproximada a 0,10 Hz.
¿Cuál es el periodo de la vibración?
5.- Una ola enel océanotiene unalongitudde 10 m. Una onda pasa por unadeterminadaposición
fija cada 2 s. ¿Cuál es la velocidad de la onda?
6.- Unas ondasde agua enun platopoco profundotienen6cm de longitud.Enunpunto,las ondas
oscilan hacia arriba y hacia abajo a una razón de 4,8 oscilaciones por segundo. a) ¿Cuál es la
rapidez de las ondas?, b) ¿cuál es el periodo de las ondas?
7.- Una onda de agua en unlago viajaa 4,4 m en1,8 s. El periodode oscilaciónesde 1,2 s. a) ¿Cuál
es la rapidez de las ondas?, b) ¿cuál es la longitud de onda de las ondas?
8.- Calcular la longitud de onda de una nota musical con una frecuencia de 261 Hz.
Fenómenos Ondulatorios asociados al Sonido: Reflexión y Refracción del sonido
Se comprueba que las ondas sonoras se reflejan en el mismo ángulo con el que
inciden, pero se atenúa si la superficie es blanda o rugosa.
Se puede entender el mecanismo de la
reflexión si se considera que las distintas
presiones sonoras trasportadas por la onda que
inciden contra un material hacen que este
vibre. Parte de la energía vibratoria se devuelve
al medio material mediante la reflexión y la otra
parte absorbida, a su vez, se trasforma en otros

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dos tipos de energía: la que disipa en el medio y
la que se transmite por el material.
Refracción del sonido en un mismo medio
La refracción es otra de las características
de los movimientos ondulatorios. Consiste en el
cambio de dirección y de rapidez que sufre una
onda cuando pasa de un medio otro de distinta
características. Pero la refracción también puede
producirse dentro de un mismo medio cuando las
características de este no son perfectamente
homogéneas, sino que varían en cuanto a su
densidad o su temperatura y, por consiguiente, la
rapidez de propagación del sonido en el aire sufre
refracciones, dada que la temperatura del aire no
es uniforme.
En un día soleado, las capas de aire
próximas a la superficie terrestre están a
mayor temperatura que las capas más altas,
y por lo tanto, la rapidez del sonido aumenta
con la temperatura porque las moléculas
oscilan más rápidamente y transmiten al
entorno la perturbación, por ello en las
capas bajas la rapidez es mayor que en las
altas.
Caso contrario sucede en las noches, donde el aire próximo a la tierra se enfría más
rápidamente que el de las capas inmediatamente superior. De este modo, el sonido emitido
desde el suelo se curva hacia abajo en las capas frías más altas. Por ello en la noche podemos
escuchar con un mayor alcance.
Reflexiónde lasondas
Se denominareflexiónde unaondaal cambiode direcciónque experimentaéstacuando
choca contra una superficie lisaypulimentadasincambiarde mediode propagación.Si lareflexión
se produce sobre una superficierugosa, laondase reflejaentodasdireccionesyse llamadifusión.
En la reflexión hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la
superficie y rayo reflejado. Se llama ángulo de incidencia al que forma la normal con el rayo
incidente y ángulo de reflexión al formado por la normal y el rayo reflejado.
Las leyesde lareflexióndicenque el ángulode incidencia es igual al ángulo de reflexión y
que el rayo incidente, reflejado y la normal están en el mismo plano.

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Difracción de las ondas
Se denomina difracción de una onda a la propiedad que tienen las
ondas de rodear los obstáculos en determinadas condiciones. Cuando una
onda llega a un obstáculo (abertura o punto material) de dimensiones
similaresasulongitudde onda,éstase convierte enunnuevo foco emisor de
la onda.
Esto quiere decir, que cuando una onda llega a un obstáculo de
dimensión similar a la longitud de onda, dicho obstáculo se convierte en un
nuevofocoemisorde la onda. Cuanto más parecida es la longitud de onda al
obstáculo mayor es el fenómeno de difracción.