Las ondas pueden ser mecánicas o electromagnéticas. Las ondas mecánicas se clasifican como longitudinales, transversales o de superficie dependiendo de la dirección de vibración de las partículas. Las características de una onda incluyen su longitud de onda, amplitud, frecuencia y velocidad. Las ondas se pueden reflejar, refractar e interferir cuando viajan entre medios.

1. Ondas Prof. Elba M. Sepúlveda Física 2005 Stop

2. Las ondas y la energía Onda Perturbación periodica que viaja por un campo o medio . Las ondas pueden llevar energía sin transferir materia . Pulso Perturbación única

3. 1 - Clasificación Por el medio por el que viajan: Medio Material a través del que la energía de una onda se transfiere Requieren un medio Ondas mecánicas No requieren un medio Ondas Electromagnéticas

4. 2 - Clasificación Ondas mecánicas Por la forma en que desplazan la materia y transportan la energía: Onda Transversal Onda Longitudinal Onda de S uperficie

5. Longitudinal Onda mecánica donde las partículas vibran paralelamente a la dirección de la onda Ejemplo: el sonido

6. Transversal Transversal Onda mecánica que vibra perpendicularmente a la dirección del movimiento de la onda Ejemplo: resorte

7. Onda de superficie: Tiene características de onda transversal y longitudinal . Las partículas se mueven  y  a la dirección en que se desplazan Ejemplo: Tirar una piedra en el agua

9. Ejemplos: Movimiento de un corcho en el mar Olas en el mar

10. 3 - Clasificación Estas pueden ser Ondas planas Ondas cilíndricas Ondas circulares Ondas esféricas

11. Movimiento armónico simple Onda periodica generada por disturbios periodicos La onda tiene un movimiento armónico simple forma una onda sinusoidal. Las ondas armónicas tienen una sola frecuencia y longitud de onda.

12. Características de las ondas Largo de onda =  Es la distancia horizontal entre puntos correspondientes

13. Características de las ondas Amplitud= A Desplazamiento máximo en relación con la posición de equilibrio La amplitud no afecta su largo de onda, su frecuencia o rapidez

14. Características de una onda Crestas= C Punto de máximo desplazamiento eje positivo Valles= Punto de mínimo desplazamiento Eje negativo

15. Frecuencia y Periodo Frecuencia (f) Hertz Es el número de largos de onda que pasan por un punto en un segundo (1/s) Periodo (  ) segundo Es el recíproco de la frecuencia Unidad= segundos (1/f) = 

16. Velocidad de una onda Se calcula multiplicando la frecuencia (f) por el largo de onda (  ) La rapidez de una onda depende de las propiedades del medio por el que se propaga. Ecuación: v = f 

17. Ejemplo #1 Una onda de radio tiene una frecuencia de 5 X 10 7 Hz. Su longitud es de 8m ¿Cuál es su rapidez? ¿Cuál es su periodo?

18. Solución #1 A) f= 5 X 10 7 Hz  = 8m v=? v= f  v = (5 X 10 7 Hz)(8m) = 40 X 10 7 m/s v= 4 X 10 8 Hz B)  = 1/f 1/(5 X 10 7 Hz) = 2 X 10 -8 seg

19. Ejemplo #2 Las señales de radio AM tienen frecuencias de 550kHz hasta 1600 kHz y viajan a 3X10 8 m/s ¿Cuál es el rango de largo de onda de esas señales? Las estaciones FM poseen frecuencias entre 88MHz y 108 MHz, viajan tambien a 3X10 8 m/s. ¿Cuál es el rango de largo de onda para las estaciones FM?

20. Solución #2 F= 550 kHz F=1600 kHz v= 3X10 8 m/s V=f  -->  =v/f  = (3X10 8 m/s)/(550 X10 3 Hz) = 545.5m  = (3X10 8 m/s)/(1600 X10 3 Hz) = 187.5m =190 a 550 metros F= 88 MHz F=108 MHz v= 3X10 8 m/s V=f  -->  =v/f  = (3X10 8 m/s)/(88 X10 6 Hz) = 3.4m  = (3X10 8 m/s)/(108 X10 6 Hz) = 2.78m =2.8 a 3.4 metros

21. Comportamiento de las ondas Intensidad de onda Disminuye con el movimiento Cuando una onda viaja de un medio a otro, una parte se transmite y la otra se refleja. Depende de la rigidez Depende de la densidad de los medios Cuando una onda se refleja al incidir sobre un medio más rígido, se invierte.

22. Comportamiento una onda en una frontera Cuando una onda llega al límite entre 2 medios, una parte se refleja y la otra se transmite. Si los medios son muy diferentes, la onda se refleja casi toda. Si los medios son iguales, la onda casi no se refleja.

23. Si el medio es fuerte o rígido, la onda se refleja pero invertida (ocurre cambio de fase) y se dice que está 180 o fuera de fase. Comportamiento una onda en una frontera cont . . .

24. Si el medio no es tan rígido, no ocurre cambio de fase en la onda. Se refleja de la misma posición en que incide. Comportamiento de una onda en una frontera cont . . .

25. Ondas transmitidas Cuando una onda pasa a otro medio onda, su rapidez cambia. Una onda que pasa de un medio a otro mantiene igual su frecuencia. Su largo de onda cambia

26. Interferencia Interferencia Efecto de dos o más ondas que viajan por un medio Principio de superposición Afirma que el punto en que dos o más ondas se encuentran, sus desplazamientos se suman Interferencia constructiva Interferencia destructiva

27. Interferencia constructiva Cuando dos o más pulsos se combinana para formar un pulso de mayor amplitud

28. Interferencia destructiva Cuando dos o más pulsos se combinana para formar un pulso de menor amplitud que los originales

29. Ondas estacionarias Es el resultado de dos ondas iguales que viajan en dirección opuesta

30. Ondas estacionarias Nodo Punto que permanece sin desplazarse Antinodo Donde el desplazamiento es mayor

31. Resonancia Es una onda estacionaria Aumento en la amplitud del movimiento de un sistema debido a la aplicación de una fuerza pequeña Ejemplos: instrumentos musicales

32. Ley de Reflexión Afirma que el ángulo de con que una onda incide sobre una barrera es igual al ángulo con que se refleja. Ángulo de reflexión = ángulo de incidencia

33. Reflexión difusa Reflexión difusa= donde un haz de luz se dispersa en muchas direcciones debido a que la superficie es áspera

34. Reflexión especular Reflexión especular= un haz de luz se refleja por una superficie plana y pulida. Se obtienen rayos reflejados paralelos entre si y en la misma posición relativa

35. Refracción Es el cambio en la dirección de una onda al pasar de un medio a otro.

36. Ley de Snell La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante n = sen  i /sen  r n 1 sen  1 = n 2 sen  2

37. Tabla de índices de refracción

38. Ejemplo #3 Ley de Snell Un rayo de luz incide sobre un pedazo de cuarzo a un ángulo de 60º ¿Cuál será su ángulo de refracción? Haz el dibujo usando un transportador

39. Solución #3 n 1 = 1.00 n 2 = 1.54 (usé el valor de la tabla en el libro de texto)  1 =  i = 60º  2 =  r = ??? n 1 sen  1 = n 2 sen  2  2 = sen -1 (n 1 sen  1 / n 2 )  2 = sen -1 (1.00 sen 60º/ 1.54 )= =sen -1 (0.56)= 34.22º= 34º

40. Solución #3 normal Ángulo incidente Ángulo refractado aire cuarzo No está dibujado a escala

41. Ejemplo #4 Calcula el ángulo de refracción para un rayo de luz que incide a 45° y que se mueve a través de: A) agua B) vidrio C) diamante

42. Solución #4 Calcula el ángulo de refracción

43. Indice de refracción Es la razón de la rapidez de la luz en el vacío y la rapidez de la luz en el medio. El índice de refracción de cualquier sustancia es: n s = c/v s La rapidez de la luz es 3.00 X 10 8 m/s

44. Ejemplo #5 rapidez de la luz A) Calcula la rapidez de la luz en Etanol. Su índice de refracción es 1.36. B) ¿Cuál será el índice de refracción del diamante cuando la luz puede viajar a 1.24 X10 8 m/s?

45. Solución #5 A) n etanol = 1.36 c= 3X10 8 m/s v etanol = ? n=c/v v=c/n v=(3X10 8 m/s)/1.36 2.21X10 8 m/s B) v= 1.24 X10 8 m/s c=3 X 10 8 m/s n= c/v =(3 X 10 8 m/s)/1.24 X10 8 m/s 2.419 2.42

46. Reflexión total interna Ángulo crítico= ángulo en el que ocurre reflexión total interna. El ángulo de incidencia muy grande (90°) El rayo refractado desaparece

47. Reflexión interna total Ejemplo: Fibra óptica

48. Ej. #6 Reflexión interna total A) Un rayo de luz incide sobre una pecera a un ángulo de 90°. Determina el ángulo cuando la luz pasa por el agua B) Determina el ángulo crítico del diamante

49. Solución #6 A) n 1 sen  1 = n 2 sen  2  1 = sen -1 (n 2 sen  2 / n 1 )  2 = sen -1 (1.00 sen 90 º/ 1. 33 )= =sen -1 (0. 750 )= 4 8 . 6 º= 49 º B) n 1 sen  1 = n 2 sen  2  1 = sen -1 (n 2 sen  2 / n 1 )  2 = sen -1 (1.00 sen 90 º/ 2.42 )= =sen -1 (0. 4132 )= 2 4. 4 º= 24 º

50. Difracción Es el doblamiento de una onda alrededor de un objeto colocado a su paso produciendo ondas circulares.

51. Interferencia Cuando dos ondas circulares idénticas interfieren, se forman unas líneas de puntos estacionarios llamadas líneas nodales.

52. Dispersión de la luz La luz blanca se dispersa en bandas de colores cuando pasa por un prisma La luz roja tiene un largo de onda mayor y una rapidez mayor. La luz violeta tiene el largo de onda más pequeño y su rapidez es menor. Espectro visible= despliegue de colores cuando un haz de luz se desvía

53. Un arcoiris Muestra los componentes de la luz blanca La luz blanca está compuesta por una mezcla de ondas de diferente frecuencia o color.

54. Arcoiris

55. Atmósfera terrestre

56. Problemas asignados Cáp 15 Problemas 1 al 12 impares Pág 255-260 Problemas A 1 al 3 Pág. 268 Problemas B 1 al 2 Pág. 269

57. Problemas asignados Cáp 18 Problemas 1 al 9 impares Pág 306-308 Problemas A 1 al 6 Pág. 314-315 Problemas B 1 al 2 Pág. 315

58. Interferencia La interferencia puede ser constructiva o destructiva.

59. Sobretonos La frecuencia más baja que produce un instrumento se le llama: frecuencia fundamental. Las frecuencias mayores se llaman sobretonos Un tubo abierto suena cuando su longitud es un múltiplo del largo de onda  /2, 2  /2, 3  /2, 4  /2…

60. Ejemplo de interferencia:

61. Armónicas Ondas armónicas generadas en una cuerda vibrante