1. Diego Tomas Rodríguez Añez
Código: S3866-0
Ing. Civil
ONDAS MECANICAS
¿Qué es una onda?
Una onda mecánica es una perturbación de las propiedades mecánicas de un medio material (posición,
velocidad y energía de sus átomos o moléculas) que se propaga en el medio.
Todas las ondas mecánicas requieren:
1. Alguna fuente que cree la perturbación.
2. Un medio en el que se propague la perturbación.
3. Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro.
El sonido es el ejemplo más conocido de onda mecánica, que en los fluidos se propaga como onda
longitudinal de presión. Los terremotos, sin embargo, se modelizan como ondas elásticas que se
propagan por el terreno. Por otra parte, las ondas electromagnéticas no son ondas mecánicas, pues no
requieren un material para propagarse, ya que no consisten en la alteración de las propiedades
mecánicas de la materia (aunque puedan alterarlas en determinadas circunstancias) y pueden
propagarse por el espacio libre (sin materia).
Tipos de onda
Existen distintos tipos de ondas, de acuerdo el criterio que se tome, encontramos las siguientes:
Según el medio en que se propagan
1) Ondas electromagnéticas: estas ondas no necesitan de un medio para propagarse en el espacio, lo
que les permite hacerlo en el vacío a velocidad constante, ya que son producto de oscilaciones de un
campo eléctrico que se relaciona con uno magnético asociado.
2) Ondas mecánicas: a diferencia de las anteriores, necesitan un medio material, ya sea elástico o
deformable para poder viajar. Este puede ser sólido, líquido o gaseoso y es perturbado de forma
temporal aunque no se transporta a otro lugar.
3) Ondas gravitacionales: estas ondas son perturbaciones que afectan la geometría espacio-temporal
que viaja a través del vacío. Su velocidad es equivalente a la de la luz.
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GRAFICAS DE UNA ONDA
Ecuación de la onda
El movimiento ondulatorio se inicia con un M.A.S. que se propaga de unas partículas a otras. Si es
unidimensional, por ejemplo las ondulaciones de una cuerda, solo se propaga en una dirección que
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representamos con el eje X. La direccion de la vibrción la representamos con el eje Y, tanto si se trata de
una onda transversal como si se trata de una onda longitudinal.
La ecuación será una función y(x,t) que nos da la posición de cada particula en cada instante. Es una
ecuación del tipo:
y = A cos (w t - K x)
También podría tener la función seno en lugar de coseno. La difernecia es que con la función seno la
partícula x=0 tiene elongación y=0 en el instante inicial y con coseno tendrá y=A en el instante inicial.
La fase podría ser (wt+kx), la difernencia es que si tiene el signo menos la onda avanza hacia la derecha y
si tiene el signo más avanza hacia el sentido negativo del eje X.
Por otra parte, podría haber una fase inicial si la partícula x=0 no está ni en el origen ni en el máximo de
elongación.
La ecuación es doblemente periódica porque lo es respecto al desplazamiento (x) y respecto al tiempo.
En el primer caso se repite cada vez que x aumenta una longitud de onda (ver figura) y en el segundo
caso cada vez que transcurre un periodo.
Efecto Doppler
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Un micrófono inmóvil registra las sirenas de los policías en movimiento en diversos tonos dependiendo
de su dirección relativa.
El efecto Doppler, llamado así por el austríaco Christian Andreas Doppler, es el aparente cambio de
frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador.
Doppler propuso este efecto en 1842 en su tratado Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige
andere Gestirne des Himmels (Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros).
El científico neerlandés Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot investigó esta hipótesis en 1845 para el
caso de ondas sonoras y confirmó que el tono de un sonido emitido por una fuente que se aproxima al
observador es más agudo que si la fuente se aleja. Hippolyte Fizeau descubrió independientemente el
mismo fenómeno en el caso de ondas electromagnéticas en 1848. En Francia este efecto se conoce
como "efecto Doppler-Fizeau" y en los Países Bajos como el "efecto Doppler-Gestirne".
En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a
longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una
longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy
leve incluso para velocidades elevadas, como las velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y
el ojo humano no puede captarlo, solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de
precisión como espectrómetros. Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad
de la luz, sí sería apreciable de forma directa la variación de longitud de onda.
Sin embargo hay ejemplos cotidianos de efecto Doppler en los que la velocidad a la que se mueve el
objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de
una ambulancia (50 km/h) puede parecer insignificante respecto a la velocidad del sonido al nivel del
mar (unos 1.235 km/h), sin embargo se trata de aproximadamente un 4% de la velocidad del sonido,
fracción suficientemente grande como para provocar que se aprecie claramente el cambio del sonido de
la sirena desde un tono más agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al
lado del observador.
Bibliografia
http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_mec%C3%A1nica
http://www.tiposde.org/ciencias-exactas/66-tipos-de-ondas
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http://www.clubbingspain.com/phpBB/producciones-propias/acustica-ondas-interferencias-etc-
t58548.html
http://web.educastur.princast.es/proyectos/jimena/pj_franciscga/Definitivo/Proyecto5/ecuacion.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Doppler
http://www.astro.ugto.mx/~papaqui/ondasyfluidos/Tema_1.01-Tipos_de_Ondas_Mecanicas.pdf
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