guia basica de ondas

1. Depto. de Ciencias
Física
Profesor: Jalil Nazir
Consultas Mail: jnazir@excelsior.cl
Guía de Física
Las ondas están por todas partes
El universo está continuamente atravesado por ondas de todo tipo. Existen ondas hasta en el propio espacio
tiempo. Tanto es así que es prácticamente imposible intentar conocer algún aspecto relevante del universo
desde una perspectiva moderna sin poseer unos conocimientos básicos de lo que son las ondas. Esto es lo que
pretendemos proporcionar en esta guía que hoy comenzamos, como siempre centrándonos en las ideas y
empleando solo las matemáticas estrictamente imprescindibles y que has estado trabajando en la guía anterior.
Antes de pensar en el universo en su conjunto quedémonos en una parte de él más familiar para las personas, la
superficie del planeta Tierra. Estamos familiarizados con las ondas en el agua, ya sean las olas que llegan a Arica
o Pichilemu y que hacen las delicias de los surferos o las que forman las gotas de lluvia al caer sobre un charco.
Pero no todas las ondas se producen en medios líquidos. También estamos familiarizados con el hecho de que los
desplazamientos de la corteza de la Tierra causan temblores a miles de kilómetros de distancia producidos por
ondas que se desplazan en un sólido. Y cuando un músico toca una guitarra, las ondas de sonido llegan a nuestros
oídos tras desplazarse por el aire, un gas. También conocemos que las perturbaciones de las ondas pueden venir
en forma de haces concentrados, como el frente de choque de un avión que vuela a velocidades supersónicas. O
hacerlo en sucesión como el tren de ondas enviado desde una fuente en constante vibración, como una campana o
una cuerda.
Todos los ejemplos anteriores son ondas mecánicas, en las que los cuerpos o las partículas se mueven
físicamente de un lado a otro. Pero sabemos que existen ondas en campos eléctricos y magnéticos. Estas ondas
son las responsables de lo que experimentamos como rayos X, la luz visible o las ondas de radio. Nos
centraremos en la primera parte de la serie en las ondas mecánicas para tratar después las electromagnéticas.
Quizás contraintuitivamente, en todos los casos, los efectos de las ondas que observamos dependen del flujo de
energía, no del de materia. Esto es importante: Las ondas son modos de transferencia de energía sin transferencia
de materia.
Supongamos que dos personas sostienen los extremos opuestos de una cuerda tensa. De repente, una persona mueve la
cuerda arriba y abajo rápidamente una vez. Eso «perturba» la cuerda y produce una “deformación” en ella que se
desplaza a lo largo de la cuerda hacia la otra persona. La deformación viajera es un tipo de onda llamada pulso.
Nombre: Curso: 1° Medio Fecha:
CONTENIDOS: ESTUDIO DE LAS ONDAS
INSTRUCCIONES
 Lea atentamente y conteste de acuerdo a lo indicado en cada ítem en referencia a lo estudiado en
estas primeras clases

2. Originalmente, la cuerda estaba inmóvil. La altura sobre el suelo de cada punto de la cuerda dependía solo de su
posición a lo largo de la cuerda y no cambiaba con el tiempo. Pero cuando la persona sacude la cuerda se crea un
cambio rápido en la altura de un extremo. Luego, esta perturbación se aleja de su fuente y se desplaza por la
cuerda hasta el otro extremo. La altura de cada punto en la cuerda ahora depende también del tiempo, ya que
cada punto oscila hacia arriba y hacia abajo y vuelve a la posición inicial a medida que pasa el pulso. La
perturbación es, por lo tanto, un patrón de desplazamiento que se mueve a lo largo de la cuerda. El movimiento
del patrón de desplazamiento desde un extremo de la cuerda hacia el otro es un ejemplo de onda. La sacudida
de un extremo es la fuente de la onda. La cuerda es el medio en el que se mueve la onda.
Consideremos otro ejemplo. Cuando una piedra cae en un estanque tranquilo, aparecen una serie de crestas
circulares y valles que se extiende sobre la superficie. Este patrón de desplazamiento en la superficie del
líquido es una onda. La piedra que cae es la fuente; el patrón en movimiento de crestas y valles es la onda; Y la
superficie líquida es el medio. Las hojas u otros objetos que flotan en la superficie del líquid o suben y bajan a
medida que pasa cada onda. Pero en promedio no experimentan ningún desplazamiento neto. No se ha movido
materia alguna desde la fuente de la onda junto con la onda, ya sea en la superficie o entre las partículas del
líquido; solo se ha transmitido la energía y el momento contenidos en la perturbación. Lo mismo aplica a las
ondas en una cuerda, a las ondas de sonido en el aire, o a las ondas sísmicas en un terremoto, etc.
Cuando cualquiera de estas ondas se mueve a través de un medio, la onda lo que produce es un desplazamiento
que cambia en el tiempo de las partes sucesivas del medio. Por ello, podemos referirnos a estas ondas
como ondas de desplazamiento. Si puedes ver el medio y reconocer los desplazamientos, entonces puedes ver
las ondas. Pero también pueden existir ondas en medios que no puedes ver tan fácilmente, como el aire limpio; o
pueden formarse como alteraciones de algo que no puedes detectar sin la ayuda de instrumentos específicos,
como la presión o el campo eléctrico.
G U ÍA DE P REN DIZ A J E
El sonido y la vibración de un objeto
Introducción:
Como ya has aprendido todo sonido se produce por una vibración en los materiales y esta vibración se transmite
por un medio (en nuestra vida cotidiana, por el aire) a otros objetos con los que hace contacto. Los sonidos son
ondas y al igual que cualquier onda, tienen varias características y ciertas cualidades que nos permiten
identificarlos y diferenciarlos unos de otros. Algunas frecuencias de sonidos pueden ser percibidas por
nuestros oídos.
Ya aprendieron que la amplitud se relaciona con el volumen (o intensidad) del sonido, la frecuencia y longitud de onda se
relacionan con lo grave o agudo del sonido. Otra cualidad que aprenderán ahora es el timbre y la frecuencia natural.
En esta Guía experimentarás e investigarás más sobre el sonido; el concepto de timbre y la frecuencia natural de los
materiales.
Instrucciones generales:
En grupos de 2 a 3 estudiantes realicen las actividades experimentales que se describen a continuación.
Cada alumno es responsable de completar esta Guía del estudiante.

3. Materiales:
3 reglas iguales de al menos 40cm (plástico o metal)
1 regla del mismo largo pero distinto material1 regla de distinto largo pero igual material
Procedimiento:
Primera actividad: Frecuencia natural de un objeto
Un integrante del grupo apoya y sujeta
una parte de una regla en el borde de una
mesa (como se muestra en la figura),
asegurando que la mesa esté firme, es
decir que no esté coja. Sujétenla bien
para que no vibre.
Un segundo integrante del grupo hace
vibrar el extremo libre de la regla
dándole un golpe con la mano.
Describan lo que sucede
Repitan esta acción cambiando la longitud de la regla que queda libre fuera del borde:
Prueben con extremos libres de: 10cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm y 30cm
Registra las observaciones (características del sonido producido por la regla: Intensidad y Tono, movimiento de
la regla) con las distintas longitudes libres en la Tabla de datos que se muestra a continuación.
Tabla de datos
Título:________________________________
Longitud libre (cm) Tono Movimiento
10
15
20
25
30
¿De qué depende el tono del sonido que se escucha?
________________________________________________________
¿Qué factor hace que el sonido producido por la regla cambie?
____________________________________________________________________________________ ____
____________________________________________________________
Si ahora usamos otra regla con las mismas características que la anterior y realizamos el mismo experimento, ¿qué
ocurrirá?
Predicción:_______________________________________________________________
Repite la experiencia con una segunda regla de iguales características

4. Comparalas observaciones ¿Sonlossonidosiguales?Y¿Sonlasvibracionesde lareglaigualesalaotra?
¿Qué creenque sucedería si la reglaesde otromaterial,perodel mismo largo?prediganloque puede sucedercon
su sonidoysu vibración.
Predicción___________________________________________________________
Haz la pruebade cambiar a una regladel mismolargoperode otro material
Observaciones:
¿Qué creenque sucederíasi la reglaesdel mismomaterial,perode unlargodistinto?prediganloque puede
sucederconsu sonidoysu vibración.
Predicción___________________________________________________________
Haz la pruebade cambiar a una regladel mismolargoperode otro material
Observaciones_______________________________________________________________________________
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¿Qué creesque le ocurre al sonidode una guitarrasi cambiansuscuerdaspor otras de distintomaterial,por
ejemplo,de plásticoametal,osi cambia el largode suscuerdas?Fundamentaturespuesta
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Con loque has aprendidohastaahora,explicaporqué puedesreconocerlasvocesentre tuabuelitaytu mamá, por
ejemplo,cuandote llamanportunombre.
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Explicaporqué dos instrumentosmusicalesdistintos,porejemplolaguitarray el saxo,aunque toquenlamisma
nota, se escuchandistinto.
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Explicaporqué en el teléfonoavecesconfundimoslasvocesentre doshermanasoentre el opapáy su hijo.
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5. Estas diferenciasde sonido,esloque se llamael timbre ytambiénse le conoce comoel colordel sonido)
Escribe una conclusión paraestaparte del experimento:
Para comprendermejor,ve este cortovideo
https://www.youtube.com/watch?v=YiQk0zcqreE