Movimiento ondulatorio

1. ESCUELA POLITECNICA DEL EJÈRCITO
GUIA DE PRÁCTICA # 1.2
TEMA:
MOVIMIENTO ONDULATORIO
1.- OBJETIVOS:
 Conocer las clases de ondas y los medios en las que se propagan
 Identificar los elementos y factores que intervienen en un fenómeno ondulatorio.
 Comprender la formación y características de propagación de ondas unidimensionales
y superficiales.
2.-MATERIALES EQUIPO
- Resorte helicoidal elástico. - Cuba de onda y accesorios
3.-PROCEDIMIENTO:
3.1.-Resorte helicoidal elástico
Dispongo el resorte sobre una mesa horizontal lisa y asegure el un extremo a un soporte fijo.
3.1.1.-Tome con la mano el otro extremo del resorte y súbitamente mueve hacia un lado
regresando inmediatamente hacia la posición inicial.
Repita esta operación a intervalos iguales de tiempo y en cada caso implicando una tensión
diferente al resorte.
3.1.2.- Con la disposición inicial, mueva la mano ahora hacia delante, en sentido en que esta
el eje del resorte.
Repita esta operación a intervalos iguales de tiempo y en cada caso aplicando una tensión
diferente al resorte. Observe en cada caso las características de los pulsos incidentes y
reflejados.

2. 3.2.- Cuba de ondas
3.2.1.- Produzca pulsos rectos y luego circulares en la superficie del agua.
Coloque en cada caso, un pedazo de papel flotante sobre la superficie del agua.
PULSOS RECTOS PULSOS CIRCULARES
3.2.2.- Utilice frentes de onda plana que incidan sobre un obstáculo lineal, cóncavo y
convexo.
Compruebe las leyes de la reflexión.
3.2.3.- Intente propagar estas ondas en diferentes medios y verifique las leyes de refracción.
PLACA DE ACRILICO REFRACCION
3.2.4.- Posteriormente introduzca en el frente de onda obstáculos con una y dos aberturas
variables y aplique los principios de la difracción.

3. 3.2.5.- Forme trenes de ondas circulares simultáneas y a corta distancia el uno del otro y
reproduzca el fenómeno de la interferencia.
INTERFERENCIA
En todos estos casos, utilice configuraciones geométricas (rayos) para representar los frentes
de onda.
3.4.-PREGUNTAS:
A.- Resorte helicoidal elástico
1.- Identifique que tipos de ondas ha producido y cuáles son sus principales
características, considerando: desplazamientos de las partículas del resorte pensión
amplitud y velocidad de propagación del pulso.
Tenemos ondas mecánicas, ya que en este caso nuestro medio es el resorte, el cual es un
medio elástico, las ondas observadas son de carácter longitudinal y transversal.
Ondas transversales: se producen cuando los elementos de la partícula viajan en forma
perpendicular al movimiento de la partícula.
Ondas longitudinales: pasa lo contrario los elementos de la partícula viaja en forma paralela
al movimiento de la onda.
2.- Considere el fenómeno de reflexión de ondas. Qué relación encuentra entre las ondas
incidentes y las reflejadas respecto a las características mencionadas anteriormente.
El fenómeno de reflexión dice que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión y
que el rayo incidente así como el reflejado, están en el mismo plano por lo tanto se puede
encontrar una relación con el resorte ya que como se pudo observar cuando formamos las
ondas prácticamente el ángulo de incidencia era aproximadamente el mismo de la misma
manera cuando formábamos la onda longitudinal se observó claramente que el rayo incidente
así como el reflejado están en la misma dirección.
Onda longitudinal Onda transversal

4. B.- Cuba de ondas
1.- Describa las características de las ondas planas y circulares.
ONDAS PLANAS.- Son ondas cuyos frentes de fase constante forman planos de tal manera
que la distancia entre dos de estos planos contiguos es igual a la longitud de onda.
ONDAS CIRCULARES.- Es una vibración con frecuencia constante
2.- Ha existido transporte de energía y materia?
Por lo que hemos visto en lo experimental podemos darnos cuenta que tanto en las ondas
planas como en las circulares, existe un transporte de energía, pero no de materia. Esto quiere
decir que una onda transporta energía a través del espacio sin que se desplace la materia. Un claro ejemplo de esto
son las olas del mar
3.- Describa las leyes de la reflexión haciendo referencia a esta práctica.
Cuando el movimiento ondulatorio, que parte de un
centro de vibración se transmite a través de un
medio y en el camino de su propagación encuentra
un obstáculo contra el cual choca, el movimiento
cambia de dirección.
Si trazamos las rectas perpendiculares
(denominadas rayos) a los frentes de onda
incidente y reflejado, se concluye, que el ángulo de
incidencia ̂ formado por el rayo incidente y la
normal a la superficie reflectante, es igual al
ángulo de reflexión ̂ formado por el rayo
reflejado y dicha normal.
Este fenómeno lo observamos el ingresar los
diferentes obstáculos en la cuba, sean esto lineales,
cóncavos o convexos.
4.- Analice el fenómeno de refracción.
La refracción es el cambio de dirección
que experimenta una onda al pasar de un
medio material a otro. Sólo se produce si
la onda incide oblicuamente sobre la
superficie de separación de los dos
medios y si éstos tienen índices de
refracción distintos. Este fenómeno se
origina en el cambio de velocidad que
experimenta la onda.
Cuando la onda pasa de un medio a otro
la hacen con diferentes velocidades donde
el ángulo de incidencia es diferente al
ángulo retractado.
5.- ¿Por qué se asume que al variar la profundidad del agua se considera como
variación de medios?
Esto se asume debido a que por ser una onda mecánica, la rapidez de su propagación depende
del medio de propagación elástico. La velocidad de propagación de la perturbación, dependerá
de la proximidad de las partículas del medio y de sus fuerzas de cohesión.

5. Así, la velocidad de propagación será mucho mayor en los sólidos que en los líquidos, y sobre
todo, que en los gases.
En nuestro caso, al momento de introducir un pedazo de acrílico en la cuba, este disminuye la
profundidad del agua, con lo cual las partículas de la onda se encuentran más cerca del
sólido.
6.- ¿Que leyes se deducen para la refracción?
LEY DE SNELL DE LA REFRACCIÓN
Consideremos un frente de ondas que se acerca a la superficie de separación de dos medios de
distintas propiedades. Si en el primer medio la velocidad de propagación de las ondas es v1 y
en el segundo medio es v2 vamos a determinar, aplicando el principio de Huygens, la forma
del frente de onda un tiempo posterior t.
A la izquierda, se ha dibujado el frente de ondas que se refracta en la superficie de separación
de dos medio, cuando el frente de ondas incidente entra en contacto con el segundo medio.
Las fuentes de ondas secundarias situadas en el frente de ondas incidente, producen ondas que
se propagan en todas las direcciones con velocidad v1 en el primer medio y con velocidad v2
en el segundo medio. La envolvente de las circunferencias trazadas nos da la forma del frente
de ondas después de tiempo t, una línea quebrada formada por la parte del frente de ondas que
se propaga en el primer medio y el frente de ondas refractado que se propaga en el segundo.
El frente de ondas incidente forma un ángulo con la superficie de separación, y frente de
ondas refractado forma un ángulo con dicha superficie.
En la parte central de la figura, establecemos la relación entre estos dos ángulos.
 En el triángulo rectángulo OPP’ tenemos que
v1·t=|OP’|·sin
 En el triángulo rectángulo OO’P’ tenemos que
v2·t=|OP’|·sin
La relación entre los ángulos y es:

6. Reflexión total
 Si v1>v2 el ángulo > el rayo refractado se acerca a la normal
 Si v1<v2 el ángulo < el rayo refractado se aleja de la normal
En este segundo caso, para un ángulo límite el ángulo de refracción es
El ángulo límite es aquél ángulo incidente para el cual el rayo refractado emerge tangente a la
superficie de separación entre los dos medios.
Si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo límite, el seno del ángulo de refracción
resulta mayor que la unidad. Esto indica, que las ondas que inciden con un ángulo mayor que
el límite no pasan al segundo medio, sino que son reflejados totalmente en la superficie de
separación.
En la figura, observamos que a medida que se incrementa el ángulo de incidencia θ1 el ángulo
de refracción aumenta hasta que se hace igual a π/2. Si se vuelve a incrementar el ángulo de
incidencia, la onda incidente se refleja en el primer medio.
Índice de refracción
Se denomina índice de refracción, al cociente entre la velocidad de la luz c en el vacío y la
velocidad v de la luz en un medio material transparente.
La ley de Snell de la refracción se expresa en términos del índice de refracción
En la siguiente tabla, se proporcionan datos acerca de los índices de refracción de diversas
sustancias

7. 7.- En qué consiste la difracción.- Dibuje el patrón correspondiente
El término difracción viene del latín diffractus que significa quebrado. La etimología alude al
fenómeno por el que una onda puede contornear un obstáculo en su propagación, alejándose
del comportamiento de rayos rectilíneos.
Cuando las ondas pasan a través de una abertura cuyo tamaño se compara con la longitud de
onda se distribuyen al otro lado de la abertura. La distribución de ondas que pasan a través de
dichas aberturas u obstáculos se llama difracción.
La onda se descompone en varias ondas de tal manera que al sumar debe darme la onda
original.
8.- ¿Cómo depende el tamaño de la abertura y la longitud de onda?
La difracción es mínima cuando la abertura es mucho mayor que la longitud de onda.
9.- ¿Cómo aplicó el principio de Huygens?
El principio de Huygens
El principio de Huygens proporciona un método geométrico para hallar, a partir de una forma
conocida del frente de ondas en cierto instante, la forma que adoptará dicho frente en otro
instante posterior
En todo momento porque a medida que seguimos cambiando las piezas dándole formas
diferentes a las ondas nos pudimos dar cuenta que las ondas adquirían la forma del medio y
estas tienen las mismas propiedades en todos los puntos y en todas las direcciones.
10.- ¿Cuando la difracción ocurre en dos aberturas que características presentan?
Por cada abertura se formaba una onda radial y pudimos ver que al juntarse o chocarse existía
interferencia de ondas.
11.- ¿Cuándo se tiene interferencia y cuáles son sus características?
Cuando dos ondas similares se presentan al mismo tiempo en un punto del espacio decimos
que se interfieren entre sí. Si la perturbación ondulatoria resultante en un punto es mayor que
la que produce cada una de las ondas decimos que la interferencia es constructiva si es menor
es una interferencia destructiva

8. 12.- Dibuje el patrón de interferencia
ECUACIONES CORRESPONDIENTES A LA INTERFERENCIA DE ONDAS
( )
( )
[ ( ( ) ( ))]
( ) ( )
Las gráficas de las ondas por separado
13.- ¿Qué son las líneas nodales y anti nodales?
Nodos: son los lugares donde la perturbación de onda total es cero en todo momento.
Antinodo: es la posición en la que la amplitud del movimiento resultante es máxima.
4.-Bibliografía
 FISICA UNIVERSITARIA TOMO I (RUSSEL)
 PRACTICAS DE LABORATORIO FISICA II(ING. PONTON)
 www.wikypedia.com
 www.fisicanet.com