Colegio Militar General Gustavo Matamoros D´costa

“ Formando hombres nuevos para una Colombia mejor ”

Proceso: GESTION

ACADEMICA

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METAS DE COMPRENSION: Los estudiantes: 1. Elaborarán un mapa conceptual para clasificar las ondas de acuerdo al medio de propagación, el número de oscilaciones y la dirección de la propagación. 2. Establecerán ecuaciones para calcular la velocidad de propagación de una onda y las aplicarán para solucionar problemas sencillos.

Laboratorio en casa.

Con esta experiencia puede representar la propagación de una onda MATERIALES: recipiente de plástico cuadrado transparente, una bolita de vidrio, 4 esferas de plumavit medianas, temperas pincel y agua PROCEDIMIENTO: 1. Pinte las bolas de plumavit en diferentes colores y déjelas secar 2. Cuando estén listas llene el recipiente con agua y coloque dos esferas en cada extremo de él 3. Luego deje caer la bolita de vidrio justo en el centro del recipiente. Observe lo que ocurre y descríbalo 4. dibuje todo lo que observó e identifique en el mismo el origen de la perturbación y las ondas formadas. 5. ¿Las esferas de plumavit llegan al los bordes del recipiente? ¿Por qué? 6. Observe el movimiento de una de las esferas de plumavit luego de que cae la bolita de vidrio en su superficie y dibuja su posición respecto del nivel de equilibrio a medida que pasa el tiempo, en el siguiente espacio.

MOVIMIENTO VIBRATORIO: se puede definir como el movimiento que realiza un cuerpo cuando ocupa sucesivamente posiciones simétricas con respecto a un punto llamado posición de equilibrio. Dicho movimiento se caracteriza porque el cuerpo en vibración alcanza la misma posición cada cierto tiempo, es decir, se trata de un movimiento periódico, siendo el período una constante del movimiento.

Si fijamos una lámina por un extremo en el borde de una mesa y aplicamos una fuerza deflectora, observaremos que al soltarla se producirá un movimiento vibratorio, que generará un sonido y perdurará mientras el cuerpo vibre. El mismo tipo de efecto, al igual que en el caso de la lámina, se observa en la oscilación de un péndulo: Como producto de la acción de gravedad, este oscila en torno a su posición de equilibrio. Lámina Péndulo

LA ONDA es un fenómeno físico que se propaga en algún medio (sólido, líquido, gas), desde la

perturbación (foco) hacia otras regiones del medio (movimiento oscilatorio). Cabe destacar que las ondas son portadoras de energía, pero no de materia.

Elementos de una onda Elongación (d): Posición cualquiera de una partícula respecto a la posición de equilibrio en un determinado instante. Amplitud (A): Es la máxima elongación o separación de la posición de equilibrio. Se expresa en unidades de longitud. Periodo (T): Tiempo empleado por una partícula en efectuar una oscilación completa. T = tiempo/nº de oscilaciones Frecuencia (f): Número de oscilaciones que se producen en la unidad de tiempo. Se mide en vibración/s, ciclos/s, Hertz (Hz), las que son equivalentes. f=nº de oscilaciones/tiempo

Área/Asignatura: FISICA

Grado:

11

Calificación

Docente: SANDRA BARÓN HERNÁNDEZ Fecha:

Eje Temático: Ondas, fenómenos ondulatorios. Periodo: 01 02 03 04

Estudiante:

Una propiedad importante del movimiento oscilatorio es su frecuencia, que presenta una relación recíproca con el período del movimiento:

Ejemplo: Determine la frecuencia y el periodo si se efectúan 24 osc. en 8 s.

Solución: f = nº oscilaciones = 24 osc = 3osc = 3Hz( 3 Hertz) T = 1_ = 1 s

Tiempo 8s s f 3

Onda completa: cuando ha pasado por todas las elongaciones positivas y negativas. Cresta y valle: Los puntos más elevados verticalmente hacia arriba de la posición de equilibrio del péndulo corresponden a las crestas o montes de la onda senoidal. Mientras que los más bajos se denominan valles. Longitud de onda (λ): Distancia que se propaga una onda en un periodo. También puede definirse como la distancia existente entre dos partículas consecutivas en igual condición de fase Velocidad de propagación (v): La velocidad de propagación depende de la naturaleza del medio, representada por la elasticidad y densidad. Luego, la velocidad de propagación está dada por:

Ejercicio: Una moto de agua pasa propagando ondas en la superficie de un lago. Carlos desde la orilla observa que un bote sube y baja cuando las ondas pasan bajo la embarcación. verificando el tiempo en que ocurría, realizó la siguiente gráfica. Teniendo en cuenta esta información: a. ¿Cuál es la amplitud de la onda creada en el lago? b. ¿Con qué frecuencia se propagan? f

c. Si se estima que en 8 segundos la onda avanzó 12 m ¿Cuánto mide la longitud de onda generada por la moto? λ d. ¿Con qué rapidez se propagan las ondas en el lago? V

Datos: f = ? n° ondas =2 t = 8 s d = 12 m λ = ? V = ? Remplazar en fórmulas: f = nº de oscilaciones = 2 ondas = 0,25 Hz λ = distancia = 12 m = 6 m tiempo 8 s n° oscilaciones 2 ondas V = λ . f = 6 m . 0,25 osc/s = 1.5 m/s

Conclusión del ejercicio. La onda que se propaga en el agua del lago tiene una amplitud de 1 m, una longitud de onda de 6 m una frecuencia de vibración de 0,25 Hz y se transmite con una rapidez de 1,5 m/s

CLASES DE MOVIMIENTO ONDULATORIO: El movimiento ondulatorio transversal es aquél en el que la dirección de propagación es perpendicular a la dirección de vibración, tal como sucede en una cuerda, o las ondas electromagnéticas En el movimiento ondulatorio longitudinal coinciden la dirección de vibración y de propagación, un ejemplo es el del sonido.

CLASES DE ONDAS Según la naturaleza: Ondas mecánicas: Son las que se propagan por medios materiales, como puede ser una cuerda, el aire, etc. Para que se propague la onda, es necesario la elasticidad del medio. Constituyen ondas mecánicas las generadas al arrojar una piedra al agua, las ondas sísmicas generadas por los movimientos de las capas terrestres, etc. Ondas electromagnéticas: En este tipo de ondas lo que oscila es el campo eléctrico y magnético, por lo que no requieren de un medio material para propagarse, aunque

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eventualmente pueden hacer uso de él.

Ejemplo: Los rayos X utilizados para tomar radiografías, las microondas usadas en telecomunicaciones, La luz, Los rayos UVA., etc.

Según la periodicidad de la fuente que la origina: Ondas periódicas, como las generadas por un vibrador eléctrico, que las produce de manera periódica (constante), es decir, se repite la misma onda en el mismo tiempo. Ondas no periódicas, como las que nosotros producimos en un resorte o cuerda, que no se repiten de igual forma en el mismo tiempo.

Según la dirección del movimiento de las partículas: Ondas longitudinales: La dirección de propagación coincide con la oscilación. Ejemplo: Si generamos una onda longitudinal en un resorte, de tal forma que, comprimiendo un conjunto de espiras en uno de sus extremos, dichas compre siones se transmitirán a lo largo del resorte mediante procesos de compresión y descompresión de las partículas al paso de la onda. El sonido se propaga en el aire como una onda longitudinal, como producto de las sucesivas compresiones y descompresiones de las moléculas de aire. Ondas transversales: La dirección de propagación es perpendicular al de la oscilación. Ejemplo: Las ondas generadas en la vibración de cuerdas en instrumentos musicales. Las ondas que se generan en las superficies de los líquidos. En los estadios, surgió una moda de participación del público, generando una especie de onda que se propagaba a través de las personas, para lo cual se levantaban y alzaban los brazos en un orden secuencial, lo que daba la impresión de una onda propagándose a través de ellos.

Según el sentido de propagación: Ondas viajeras: Son las que se propagan en un sentido único. Ejemplos: El caso de la luz proveniente del Sol que viaja hacia nosotros recorriendo grandes distancias; las ondas que emiten las antenas de radio y televisión, etc. Ondas estacionarias: Son las que viajan en ambos sentidos, como las confinadas entre dos extremos. Se observan puntos estacionarios donde la amplitud de la onda es nula, llamados nodos y zonas con máxima amplitud, llamados antinodos.

LOS FENÓMENOS ONDULATORIOS

Son parte importante del mundo que nos rodea. A través de ondas nos llegan los sonidos, como ondas percibimos la luz; así como las olas que se extienden por una charca o las sacudidas que se propagan por una cuerda tensa se puede decir entonces que a través de ondas recibimos casi toda la información que poseemos. ¿Que sucede cuando una onda choca un obstáculo? Una parte de la onda se devuelve, es decir, se refleja. Este cambio es de dirección que experimenta la onda depende de la diferencia de elasticidad de los medios. Por ejemplo, al arrojar un objeto pequeño la superficie del agua de un estanque, se generan frentes de ondas circulares, cuando las ondas generadas chocan contra las paredes del estanque experimentan un cambio de dirección con la misma amplitud, lo cual indica que la onda se REFLEJO y no hubo transmisión. A este fenómeno de las ondas se le denomina REFLEXION. REFLEXION. Consiste en el cambio de dirección que experimenta una onda cuando choca con un obstáculo, la onda que se dirige hacia el obstáculo se denomina onda INCIDENTE, mientras que la onda que se aleja del obstáculo después de haber chocado contra él se denomina ONDA REFLEJADA.

REFRACCION. Consiste en el cambio de dirección que experimenta un movimiento ondulatorio cuando pasa de un medio material a otro. Cuando una onda llega a la frontera con otro medio diferente al medio en que se propaga, una parte de ella se refleja mientras que la otra parte se transmite. La parte de la onda que es

transmitida hacia el otro medio se llama ONDA REFRACTADA. Cuando una onda cambia de medio, la dirección y velocidad de propagación también cambian; a este fenómeno se le denomina REFRACCIÓN.

INTERFERENCIA. Cuando dos o más ondas de la misma naturaleza coinciden en un punto del medio, en un determinado instante sucede lo que se le denomina como interferencia. Por ejemplo, si se golpea periódicamente con dos objetos la superficie del agua en un estanque, se produce dos frentes de ondas circulares que se propagan a través de ella con la misma frecuencia e igual amplitud, es decir, en el momento en que un objeto produce una cresta, el otro también genera la suya, y cuando uno produce un valle el otro también lo hace. En estas condiciones, los dos focos vibratorios se encuentran en fase, originando una superposición en las dos ondas

DIFRACCION. Consiste en la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. Las ondas se dispersan al propagarse, y cuando encuentran un obstáculo, lo rodean y doblan alrededor de el. Por ejemplo, cuando estamos en un cuarto cerrado y deseamos escuchar una conversación que se da en el pasillo abrimos ligeramente la puerta ya si logramos escuchar a través de la rendija. Esto sucede porque la onda sonora bordea el obstáculo o sea la puerta, y sigue su camino, es decir que entra a la habitación

POLARIZACIÓN. Ocurre cuando todos los puntos de vibración de una onda se reducen a una sola, el mejor ejemplo de polarización se encuentra en los vidrios polarizados ya que uno observa solo una frecuencia o color determinado la onda del sonido no es polarizable porque se dirige en una sola dirección.

PRINCIPIO DE HUYGENS. Establecido por el científico holandés Cristian Huygens en 1678, es una construcción geométrica que explica cómo pasa un frente de onda de una posición a otra y su forma de propagación. Huygens admitió que cada punto del medio alcanzado por la perturbación, se convierte en un foco secundario que expande en todas las direcciones con rapidez igual a la rapidez de propagación de la onda.

ACTIVIDAD EN LA CIC

Después de leer resuelvan las siguientes actividades 1. Realice el dibujo de una onda y sus partes 2. Escribo las fórmulas de frecuencia, período, longitud de onda y rapidez con sus unidades correspondientes 3. ¿Qué caracteriza a una onda? 4. Realice un cuadro comparativo entre las clases de ondas 5. Elabore un mentefacto de los fenómenos ondulatorios

MIS PRODUCCIONES.

Aplico las diferentes formula en el desarrollo de ejercicios La onda de la figura se propaga a una velocidad de 20 m/s

Determine: a. La elongación en los puntos A y B b. La amplitud c. El período d. La frecuencia e. La longitud de onda

2. Calcule la frecuencia de una onda cuyo período es igual a 00,25 s

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3. Cuántas oscilaciones por segundo da una onda con una frecuencia de 10 Hz 4. Calcule el período de una onda cuya frecuencia es 20 Hz 5. El período de una onda es 3 s y su longitud de onda 9 m. Calcule la velocidad de propagación 6. Una onda de 12 m de longitud se propaga con una velocidad de 6 m/s. Calcule su período y su frecuencia 7. Una onda se propaga a 2,5 m/s con un período de 0,4 s. Calcule su longitud 8. Calcule la velocidad de propagación de una onda sabiendo que su longitud de onda es 0,05 m y su frecuencia 20.000 Hz 9. Una onda se propaga con una velocidad de 3.000 m/s y tiene 15.000 Hz de frecuencia. Calcule la longitud de onda 10. La velocidad de propagación de una onda es 750 m/s y la longitud de onda es 0,025 m. Calcule su frecuencia y su período 11. Un vibrador genera, en la superficie del agua, ondas de 8 cm de longitud y 16 cm/s de velocidad de propagación. Calcule el período y la velocidad de propagación de las ondas 12. La velocidad de las ondas en una cuerda vibrante es 100 m/s. Cuál es la longitud de la cuerda cuando su frecuencia fundamental es 50 Hz? 13. La velocidad de las ondas sonoras en el aire es 340 m/s. Cuál es la longitud de un tubo abierto en sus dos extremos cuando su frecuencia fundamental es 170 Hz? 14. Considerando que la velocidad de propagación del sonido en el aire a 15° C es de 340 m/s, calcule la longitud de onda de una nota musical con una frecuencia de 261 Hz. 15. Ondas de agua en un lago viajan 4,4 m en 1,8 s. El periodo de oscilación es de 1,2 s. a) ¿Cuál es la rapidez de las ondas?, b) ¿cuál es la longitud de onda de las ondas?

Actividad: 1. Identifique cada fenómeno ondulatorio ______________________ ___________________ _____________________ ___________________________ _________________________ ____________________________ 2. La imagen muestra una cuerda por donde viaja una onda. Teniendo en cuenta la escala que se indica en el dibujo resuelva cada uno de los siguientes puntos: a. Mida la amplitud de la oscilación. b. Indique qué punto de la cuerda estaría separado del punto A por una longitud de onda. Mide esa longitud de onda. c. Si el foco ha realizado 12 oscilaciones completas en 3 segundos, determine la frecuencia y el periodo. d. Calcule la velocidad de la onda.

REFLEXIÓNA. 1. ¿Qué importancia tienen las ondas para el desarrollo de la vida humana?

2. Determina la frecuencia de sus pulsaciones y describa el procedimiento realizado