guia fisica

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1 GUIA I FISICA 1 MEDIO - VIBRACIONES Y ONDAS

GUIA I

FISICA 1 MEDIO

VIBRACIONES Y ONDAS



1. Vibraciones

Hablamos de vibraciones en su forma ms sencilla, cuando las partculas de un

objeto se mueven de un lado a otro alrededor de un punto o posicin fija,

llamado punto de equilibrio. Esta posicin de equilibrio corresponde al estado

de reposo del objeto, es decir no existe movimiento.

2. Ondas

Definicin Una onda en movimiento es una perturbacin que se desplaza o propaga

de un punto a otro a travs de un medio transportando energa. El medio

perturbado puede ser de diversa naturaleza, como: aire, agua, metal, o

en el vaco.

Clasificacion de las Ondas

Ondas mecnicas Las ondas mecnicas necesitan un medio material (slido, lquido o

gaseoso) para propagarse. Por ejemplo, las ondas de sonido necesitan las

partculas de aire para propagarse.

Ondas electromagnticas Las ondas electromagnticas se propagan por el espacio sin necesidad de

un medio material, pudiendo por lo tanto propagarse en el vaco. Por

ejemplo, la luz visible, los rayos x.

Ondas viajeras Son aquellas ondas que se desplazan libremente por el medio (sin

devolverse a la fuente donde inicia la onda). Por ejemplo, si suponemos

que una soga es tan larga como nosotros queramos, la onda que

generamos en esta, se propagara indefinidamente por la soga. Las ondas

viajeras se dividen en transversales y longitudinales.

Ondas Estacionarias Son aquellas ondas que al desplazarse, se devuelven hacia la fuente de

onda (debido al choque con algun obstaculo) produciendose ina

interferencia entre las ondas. Por ejemplo, en una taza de t, al generar

una perturbacion en el agua, la onda se desplaza, pero al chocar con la

pared de la taza, esta onda se refleja y comienza a devolverse hacia la

fuente de onda.



Ondas longitudinales Son aquellas que se caracterizan porque

las partculas del medio se desplazan en la misma direccin de

propagacin de la onda (es decir paralelamente). Por ejemplo, un

resorte que se comprime y expande, da lugar a una onda

longitudinal.

Ondas transversales Son aquellas que se caracterizan porque

las partculas del medio vibran perpendicularmente a la direccin

de propagacin de la onda. Por ejemplo, las ondas en una cuerda.

Caracteristicas de las Ondas

Longitud de onda () Es la longitud o distancia de UNA

OSCILACIN o ciclo completo. En las ondas

transversales, corresponde a la distancia

entre dos montes o valles consecutivos, y

en las ondas longitudinales a la distancia

entre dos compresiones contiguas. Se indica

con la letra griega lambda y se mide en

metros (m).

Amplitud (A) Es la MXIMA DISTANCIA o separacin de la

onda o vibracin desde su punto de

equilibrio. Se mide segn el Sistema

internacional de unidades en metros (m). Se

representa con la letra A.

Periodo (T) Tiempo que tarda en efectuarse UNA

OSCILACION o ciclo completo. Se mide

en segundos. Se representa con una T

mayscula.

Frecuencia (f) Es el NMERO DE ONDAS PRODUCIDAS EN

UN DETERMINADO TIEMPO t. La frecuencia

se indica con la letra f. Se mide en

ciclos/segundo (1/s) o hertz (Hz).



Velocidad propagacin (V) Velocidad se define como una distancia recorrida en un determinado tiempo.

Para el caso de la onda, es la relacin que existe entre un espacio recorrido

igual a una longitud de onda y el tiempo empleado en recorrerlo T. o bien,

es el producto de la frecuencia (f) por la longitud de onda ().

Se indica con la letra V, y se mide en metros sobre segundos (m/s)

Matemticamente se expresa as:

Comportamiento de las Ondas

Todas las ondas tienen un comportamiento comn bajo un nmero de situaciones estndar. Todas las ondas

pueden experimentar las siguientes:

Difraccin - Ocurre cuando una onda al topar o chocar con el borde de

un obstculo o a travs de un agujero, deja de ir en lnea recta para

rodearlo.

Reflexin - Ocurre cuando una onda incidente, al encontrarse con un

nuevo medio o superficie (interfase) que no puede atravesar se

refleja cambiando de direccin y sentido.

Refraccin - Es el cambio de direccin que experimenta una onda al

pasar de un medio material a otro. Slo se produce si la onda incide

oblicuamente sobre la superficie de separacin de los dos medios

(interfase). La refraccin origina el cambio de velocidad de propagacin

de la onda.



Efecto Doppler - Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente

emisora de las ondas y el receptor de las mismas. Has notado cmo

el tono de las sirenas de las ambulancias, de los bomberos o de la

polica, cambia a medida que el auto se nos acerca? La frecuencia es

mayor a medida que el auto se nos acerca, luego, cambia sbitamente a

una frecuencia menor a medida que se aleja. Este fenmeno es conocido

como el Efecto Doppler. La frecuencia de la fuente sonora no cambia, pero

cuando la fuente se acerca hacia el detector de sonidos, ms ondas se

acumulan entre ellos. La longitud de onda se acorta. Puesto que la

velocidad no cambia, la frecuencia del sonido detectado se aumenta. Cuando la fuente se aleja del detector

(de la persona), la longitud de onda aumenta y la frecuencia detectada es menor. El efecto Doppler tambin

se presenta si la fuente se encuentra estacionaria, y el detector est en movimiento.

Interferencia - Ocurre cuando dos ondas se combinan al

encontrarse en el mismo punto del espacio.

Interferencia constructiva hace referencia a una superposicin

de dos o ms ondas de frecuencia idntica o similar que, al

interferirse crean un nuevo patrn de ondas de mayor amplitud,

ya que se encuentran en la misma fase (monte valle monte

valle)

Interferencia Destructiva hace referencia a una superposicin de

dos o ms ondas de frecuencia idntica o similar que, al

interferirse crean un nuevo patrn de ondas de menor amplitud,

ya que se encuentran distinta fase (monte valle valle monte)

cuando ocurre que las dos ondas que chocan tienen la misma amplitud, se llamara interferencia destructiva

total, puesto que se anularan y quedara una amplitud cero, es decir solo la lnea de equilibrio (estado de

reposo)



3. Ondas de Sonido

Definicin El sonido en un tipo de onda que se propaga (viaja) en un medio material. Los fenmenos sonoros estn relacionados con las vibraciones de los cuerpos

materiales. Siempre que se escucha un sonido, hay un cuerpo material que vibra y

produce este fenmeno. Esto se puede entender mejor al recordar que una

persona habla al emitir un sonido producido por las vibraciones de sus cuerdas

vocales; que al tocar un tambor, un pedazo de madera o uno de metal vibra y

emite sonidos; que las cuerdas de un piano o un violn son sonoras porque se

encuentran en vibracin, etc.

Todos los cuerpos que se mencionaron anteriormente, son fuentes de sonido,

que al vibrar, producen ondas que se propagan en un medio material (slido,

lquido o gaseoso), situado entre ellas y el odo.

Propiedades del sonido

Los sonidos son diferentes unos de otros, pueden ser apagados o ruidosos, agudos, graves, agradables o

molestos. Las cualidades que caracterizan el sonido son su intensidad, su altura o tono y su timbre.

Intensidad

Si hacemos vibrar la cuerda de una guitarra percibimos un sonido, pero si hacemos vibrar la misma cuerda

con mayor fuerza, percibimos el mismo sonido con mayor intensidad; lo mismo ocurre al golpear una

campana, mientras mayor es la fuerza que aplicamos, ms intenso es el sonido. Cuando elevamos el

volumen de la radio o del televisor, lo que hacemos es aumentar la intensidad del sonido.

La intensidad de un sonido depende de la magnitud de las vibraciones del cuerpo que las produce, y cuando

hablamos de magnitud de la vibracin, nos referimos a su amplitud.

A mayor amplitud, sonido ms intenso.

Altura o tono

Si ahora hacemos sonar las diferentes cuerdas de una guitarra con igual intensidad, notaremos que los

sonidos son diferentes, unos ms agudos y otros ms bajos. Entonces se dice que tienen diferentes alturas o

tono.

La altura de un sonido depende del nmero de oscilaciones por segundo (frecuencia) del cuerpo en

vibracin. A medida que aumenta la vibracin de un cuerpo, mayor es la frecuencia.

A mayor frecuencia, sonido ms alto (ms agudo)



Timbre

Una misma nota musical producida con la misma intensidad y altura por un piano y un violn no suenan

igual, esto se debe a la cualidad llamada timbre.

El timbre es la cualidad del sonido que nos permite distinguir entre dos sonidos de la misma intensidad y

altura.

Casi nunca se puede producir un sonido puro, siempre se producen otros que lo acompaan. Algunos de

estos se llaman armnicos. El timbre depende de los sonidos armnicos que acompaan al principal.

Por ejemplo, la nota emitida por un piano es el resultado de la vibracin no nicamente de la cuerda

accionada, sino tambin de algunas otras partes del piano (madera, columnas de aire, otras cuerdas, etc.) las

cuales vibran junto con ella y le da su sonido caracterstico, y es por eso que suena distinto a un violn u otro

instrumento que toque la misma nota.

Reflexin y Absorcin

Cuando cantamos en el bao, podemos notar que nuestra voz es ms sonora y potente. Esto se debe a que

las ondas sonoras se reflejan en las paredes duras del cuarto de bao; es decir, el sonido rebota como lo

hace una pelota en una pared.

El eco es la repeticin de un sonido causada por su reflexin, y depender de la distancia desde el lugar de

origen del sonido y la superficie en que se reflejar. El sonar de los submarinos se basa en la reflexin de los

sonidos propagados en agua.

Pero los sonidos no siempre se reflejan, las superficies blandas absorben las

ondas sonoras. Si el sonido choca sobre una superficie blanda, como una

almohada, resultan absorbidos y no rebotan.

Por ejemplo en una casa, la alfombra, los sillones, las cortinas, etc.,

absorben la energa sonora e impiden que el sonido se refleje.

La propiedad de ciertas sustancias y materiales a prueba de sonido es

aprovechada en algunos recintos, como teatros y cines, para mejorar

la acstica; es decir, la forma en que el sonido se refleja en su interior.

En los espacios cerrados, como las salas, el sonido una vez generado se refleja sucesivas veces en las

paredes, dando lugar a una prolongacin por algunos instantes del sonido original. Este fenmeno se

denomina reverberacin y empeora las condiciones acsticas de una sala, puesto que hace que los sonidos

anteriores se entremezclen con los posteriores. Su eliminacin se logra recubriendo las paredes de

materiales, como corcho o moqueta, que absorben las ondas sonoras e impiden la reflexin.

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