Propiedades de la ondas

1. Ondas Sus propiedades, características y transferencia de energía Materia: Física Nivel: 10-12 Prof. Elba M. Sepúlveda

2. Reflexión

4. Estándares

5. Actividades Las ondas

6. Actividad de inicio Lucía y Raúl son hermanos. A Lucía le gusta escuchar reggaeton, mientras que a Raúl le gustan las baladas. Raúl le dice a Lucía que no escuche esa música porque se puede quedar sorda. Lucía le responde que su música es mejor porque tiene más energía. ¿Quién tiene la razón?

7. Discusión ¿Qué diferencia hay en la forma en que se escuchan los distintos tipos de música? ¿Qué tipo de onda es la música? ¿De qué forma transfieren la energía?

8. El vúmetro http://www.youtube.com/watch?v=GMH2HCYh-hU

9. Otros ejemplos http://www.youtube.com/watch?v=RQTXjvMuY-U&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=fLk_5-4Dchs&feature=related

10. Discusión ¿Qué es un vúmetro? ¿Hay diferencia en la forma en que el instrumento percibe los sonidos? Identifica diferencias entre la forma en que se emite la luz y el sonido. ¿Qué tipo de onda es el sonido? ¿Quétipo de ondaes la luz?

11. Sonómetro Es un instrumento para medir la intensidad del sonido en decibeles.

12. Midiendo los decibeles 0:005 0:01 0:015 0:02 0:025 0:03 0:035 0:04 0:045 0:05

13. Sonómetro Utiliza el sonómetro para medir la intensidad del sonido para los dos tipos de música: la balada y el reggaeton. Debes mantener el ajuste de volumen en el mismo nivel. Observa la escala y anota las cantidades en la tabla provista. 0:005 0:01 0:015 0:02 0:025 0:03 0:035 0:04 0:045 0:05

14. Escala de intensidad

15. Imagina Imagina que estás en una fiesta en un “party” o una discoteca, la música está exageradamente alta. Pides un refresco y te lo sirven en un vaso. Lo observas, lo pones sobre la mesa y de momento el vaso se cae. ¿Por qué crees que ocurre esto?

16. ¿Qué es una onda? Actividades de desarrollo de contenido

17. Demostraciones

18. Prof. Elba M. Sepúlveda Las ondas y la energía Onda Perturbación periódica que viaja por un campo o medio. Las ondas pueden llevar energía sin transferir materia. Pulso Perturbaciónúnica

19. Clasificación Por el medio por el que viajan: Medio Material a través del que la energía de una onda se transfiere Prof. Elba M. Sepúlveda

20. Clasificación Requieren un medio Ondas mecánicas No requieren un medio Ondas electromagnéticas Prof. Elba M. Sepúlveda

22. Ondas mecánicas Se clasifican por la forma en que desplazan la materia y transportan la energía en: Onda transversal Onda longitudinal Onda de superficie Prof. Elba M. Sepúlveda

23. Prof. Elba M. Sepúlveda Longitudinal Onda mecánica donde las partículas vibran paralelamente a la dirección de la onda Ejemplo: el sonido

24. Prof. Elba M. Sepúlveda Transversal Transversal Onda mecánica que vibra perpendicularmente a la dirección del movimiento de la onda Ejemplo: resorte

25. Prof. Elba M. Sepúlveda Onda de superficie: Tiene características de onda transversal y longitudinal. Las partículas se mueven perpendicular () a la dirección en que se desplazan Ejemplo: Tirar una piedra en el agua

26. Características De las ondas

27. Prof. Elba M. Sepúlveda Largo de onda = l Es la distancia horizontal entre puntos correspondientes

28. Amplitud = A Desplazamiento máximo en relación con la posición de equilibrio La amplitud no afecta su largo de onda, su frecuencia o rapidez Prof. Elba M. Sepúlveda

29. Prof. Elba M. Sepúlveda Amplitud y punto de equilibrio Crestas= C Punto de máximo desplazamiento eje positivo Valles= V Punto de mínimo desplazamiento Eje negativo

30. Prof. Elba M. Sepúlveda Frecuencia (f) ->Hertz Es el número de largos de onda que pasan por un punto en un segundo El nombre de la unidad es Hertz (Hz) para (1/s) o s-1

31. Explorando la frecuencia

32. Determina la frecuencia Utiliza el programa TrueRTA para analizar los sonidos de tu voz y la de tus compañeros. Anota la información en la siguiente tabla. 0:005 0:01 0:015 0:02 0:025 0:03 0:035 0:04 0:045 0:05

33. Prof. Elba M. Sepúlveda Periodo (t) ->segundo Es el tiempo requerido para completar un ciclo. Es el recíproco de la frecuencia. Su unidad es segundos. (1/f) = t

34. Prof. Elba M. Sepúlveda Velocidad de una onda Se calcula multiplicando frecuencia (f) por el largo de onda (l) v = fl La rapidez de una onda depende de las propiedades del medio por el que se propaga.

35. Prof. Elba M. Sepúlveda Ejemplo #1 Una onda de radio tiene una frecuencia de 5 X 107Hz. Su longitud es de 8m ¿Cuál es su rapidez? ¿Cuál es su periodo?

36. Solución #1 A) f= 5 X 107 Hz l = 8m v=? v= f l v = (5 X 107 Hz)(8m) = 40 X 107 m/s v= 4 X 108 Hz B) t = 1/f 1/(5 X 107 Hz) = 2 X 10-8seg Prof. Elba M. Sepúlveda

37. Ejemplo #2 Las señales de radio AM tienen frecuencias de 550kHz hasta 1600 kHz y viajan a 3X108 m/s ¿Cuál es el rango de largo de onda de esas señales? Prof. Elba M. Sepúlveda

39. Ejemplo #3 Las estaciones FM poseen frecuencias entre 88MHz y 108 MHz, viajan también a 3X108 m/s. ¿Cuál es el rango de largo de onda para las estaciones FM? Prof. Elba M. Sepúlveda

41. 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 Prof. Elba M. Sepúlveda

42. Sonido Características

43. Sonido Onda longitudinal que posee áreas de compresión y dilatación de las moléculas de gas No se puede transmitir en el vacío. Prof. Elba M. Sepúlveda

44. Las ondas sonoras Onda sonora Oscilación de presión que se propaga por un medio La velocidad del sonido en el aire es 343 m/s. Prof. Elba M. Sepúlveda

45. Sonido Estéreo Se escuchan dos fuentes de sonido simultáneas Prof. Elba M. Sepúlveda

46. Prof. Elba M. Sepúlveda Las ondas sonoras pueden: Reflejar Por objetos rígidos como una pared Ejemplo: el eco Difractar Pasar por una abertura pequeña Interferir Ejemplo en un coliseo lleno de personas no se escucha nada (ruido solamente)

47. Constructiva o destructiva Interferencia

48. Interferencia Efecto de dos o más ondas que viajan por un medio Dos tipos de interferencia: Interferencia constructiva Interferencia destructiva Prof. Elba M. Sepúlveda

49. Prof. Elba M. Sepúlveda Interferencia La interferenciapuede ser constructiva o destructiva.

50. Interferencia Principio de superposición Afirma que el punto en que dos o más ondas se encuentran, sus desplazamientos se suman. Prof. Elba M. Sepúlveda

51. Prof. Elba M. Sepúlveda Interferencia constructiva Cuando dos o más pulsos se combina para formar un pulso de mayor amplitud.

52. Prof. Elba M. Sepúlveda Interferencia destructiva Cuando dos o más pulsos se combinada para formar un pulso de menor amplitud que los originales.

53. Velocidad Del sonido

54. Prof. Elba M. Sepúlveda Ecuación de velocidad sonido Para cualquieronda de sonidoaplicanlasmismasecuaciones de velocidad de unaonda V= l f Vsonido en aire= 331.4m/s +( 0.6m/s/ °C) ( T°C) 331.4= velocidad del sonido a 0°C T°C= Temperatura del ambiente y/o muestra

55. Prof. Elba M. Sepúlveda Ecuación velocidad sonido Cuando el sonido se mueve en un gas diferente al aire la ecuaciónes

56. Prof. Elba M. Sepúlveda Ejemplo #1 A)¿Cuánto es la velocidad del sonido en el aire si su temperatura es de 30°C? B) Si la temperatura disminuye a 15 °C, ¿Cuánto es la velocidad?

57. Prof. Elba M. Sepúlveda Solución problema #1 A) vsound in air = 331.4m/s +( 0.6m/s/°C) ( T°C) vsound in air = 331.4m/s +( 0.6m/s/°C) ( 30°C) =331.4 m/s + 18 m/s = 349.4 m/s =349 m/s B) vsound in air = 331.4m/s +( 0.6m/s/ °C) ( T°C) vsound in air = 331.4m/s +( 0.6m/s/°C) ( 15°C) =331.4 m/s + 9 m/s = 340.4 m/s =340 m/s

58. Tabla velocidades Prof. Elba M. Sepúlveda

59. Prof. Elba M. Sepúlveda Intensidad del sonido El oído humano puede detectar las características de una onda como: Frecuencia (f) – (Hertz) Longitud – (metros) Amplitud – (metros) Ejemplo: Sonidode 400 Hz

60. El tono y la sonoridad Tono Es el equivalente a la frecuencia Sonoridad Amplitud de la onda Distinguir entre la intensidad del sonido y la sensación del sonidoproducidopor la mente Octava = cuando la frecuencia entre dos notasestá a razón de 2 a 1 Ejemplo 440Hz y 880 Hz Prof. Elba M. Sepúlveda

62. b = decibel de sonidoI = intensidad en (W/m2) W=Watts (vatios) Io = intensidad estándar de referencia escogida por su cercanía al límite de la audición del oído humano. (= 10-12 W/m2)

63. Prof. Elba M. Sepúlveda Decibel Decibel = db Es la unidad de sonido Establecida por Alexander Graham Bell Umbral de audición= 0 db Umbral del dolor= 120 db Comparación de intensidades: I2/I1= 10(b2-b1)/10

64. Prof. Elba M. Sepúlveda Ejemplo #2 A) Determina el nivel de sonido de una música cuya intensidad es 1 X10-6W/m2 B) Determina el nivel de sonido para una música cuya intensidad es 1 X101 W/m2

66. Prof. Elba M. Sepúlveda Ejemplo #3 ¿Cuánto más intenso es un sonido de 80 db que un susurro de 20 db?

67. Prof. Elba M. Sepúlveda Solución #3 I2/I1 = 10(b2-b1)/10 I2/I1 = 10(80-20)/10 = I= 10(60)/10 = 106

68. Cuántopuedenoir los animales Prof. Elba M. Sepúlveda

69. La resonancia Cuando se genera un sonido el aire vibra a la misma frecuencia aumentando o amplificando el sonido escuchado. Prof. Elba M. Sepúlveda

70. Prof. Elba M. Sepúlveda Onda estacionaria Una guitarra es un buen ejemplo de una caja de resonancia

71. Prof. Elba M. Sepúlveda Ondas estacionarias Es el resultado de dos ondas iguales que viajan en dirección opuesta

72. Prof. Elba M. Sepúlveda Ondas estacionarias Nodo Punto que permanece sin desplazarse Antinodo Donde el desplazamiento es mayor

73. Prof. Elba M. Sepúlveda 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

74. Instrumentos musicales 0:005 0:01 0:015 0:02 0:025 0:03 0:035 0:04 0:045 0:05

75. Prof. Elba M. Sepúlveda Las fuentes de sonido Las ondas de sonido se producen por la vibración de algún objeto Ejemplos: Bocina- corrientes eléctricas voz humana- vibran las cuerdas vocales Trompeta, trombón y tuba- vibran los labios del músico Clarinete y saxofón- vibra una lámina fina de madera Piano, guitarra y violín- la cuerda vibra el sonido entra en la caja de resonancia

76. Ondas instrumentos musicales Prof. Elba M. Sepúlveda

78. Prof. Elba M. Sepúlveda 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

79. Prof. Elba M. Sepúlveda Reflexión difusa Reflexión difusa= donde un haz de luz se dispersa en muchas direcciones debido a que la superficie es áspera.

80. Prof. Elba M. Sepúlveda 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

81. Ley de Snell Refracción

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

83. Ley de Snell La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante Prof. Elba M. Sepúlveda n=senqi/senqr n1sen q1 = n2 senq2

84. Prof. Elba M. Sepúlveda Tabla de índices de refracción

85. Prof. Elba M. Sepúlveda Ejemplo #4 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

87. q2 = sen-1(1.00 sen 60º/ 1.54 )= =sen-1(0.56)= 34.22º= 34º

88. Solución#4 normal Ángulo incidente aire cuarzo Ángulo refractado No está dibujado a escala Prof. Elba M. Sepúlveda

89. Prof. Elba M. Sepúlveda Ejemplo#5 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

90. Prof. Elba M. Sepúlveda Solución#5 Calcula el ángulo de refracción

91. Prof. Elba M. Sepúlveda 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: ns = c/vs La rapidez de la luz es 3.00 X 108 m/s

92. Prof. Elba M. Sepúlveda Ejemplo#6 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 X108 m/s?

93. Prof. Elba M. Sepúlveda Solución#6 A) netanol = 1.36 c= 3X108 m/s vetanol = ? n=c/v v=c/n v=(3X108 m/s)/1.36 2.21X108 m/s B) v= 1.24 X108m/s c=3 X 108 m/s n= c/v =(3 X 108 m/s)/1.24 X108m/s 2.419 2.42

94. Aplicaciones

95. Fibra óptica Reflexión interna total

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

97. Prof. Elba M. Sepúlveda Reflexión interna total Ejemplo: Fibra óptica

98. Prof. Elba M. Sepúlveda Ejercicio #8 Reflexióninterna 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.

101. q2 = sen-1(1.00 sen90º/ 2.42 )= =sen-1(0.4132)= 24.4º= 24º

102. Prof. Elba M. Sepúlveda Difracción Es el doblamiento de una onda alrededor de un objeto colocado a su paso produciendo ondas circulares.

103. Prof. Elba M. Sepúlveda 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

104. Prof. Elba M. Sepúlveda Un arcoiris Muestra los componentes de la luz blanca La luz blanca está compuesta por una mezcla de ondas de diferente frecuencia o color.

105. Arcoiris Prof. Elba M. Sepúlveda

106. Atmósfera terrestre Prof. Elba M. Sepúlveda

107. Prof. Elba M. Sepúlveda Ultrasonido Se utilizan ondas de sonido de muy alta frecuencia. Su frecuencia es de 3.5 a 7.0 megahertz (3.5 a 7 millones de ciclos por segundo).

108. Prof. Elba M. Sepúlveda Sonar Otra aplicación de ondas de ultrasonido es el sonar.

109. Crucigrama 0:02 0:04 0:06 0:08 0:10 0:12 0:14 0:16 0:18 0:20

110. Problemas de práctica Asignación

112. Preparado por: Prof. Elba M. Sepúlveda , MA. Ed., c. Ed. D. ©2011