Movimiento Ondulatorio
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  • La naturaleza puede transmitir la energía de dos formas, una mediante cuerpos que se desplazan y otra mediante ondas. Si a un cuerpo en reposo le comunicamos energía, se pone en movimiento,transformándose la energía aportada en energía cinética. Esta energía la puede comunicar a otros cuerpos si choca con ellos. Si a un cuerpo en reposo se le suministra energía mecánica, este cuerpo tiende a ponerse en movimiento, transformando la energía suministrada en energía cinética, energía que lleva consigo y que comunica a otros cuerpos si colisiona con ellos (energía eléctrica). Pero la energía también se puede transmitir sin que el cuerpo que la posea se desplace. Basta, con que irradie su energía. Esta irradiacción de energía recibe el nombre de onda (onda calórica, onda luminosa, etc.) en todos estos casos se trata de energía que se propaga. Mediante las ondas se transmite la energía sin que se realice transporte de materia. Las ondas tienen su origen en algún cuerpo que vibra y ,por lo tanto, provoca una perturbación que se transmite al entorno. La percepción de un suceso que se produce a una cierta distancia de un observador necesita que la información se transmita desde el lugar del suceso al observador. Para explicar esta transmisión surge en el siglo XVII el modelo ondulatorio de Christiann Huygens, en el que la información es transmitida gracias a la propagación de una deformación de la materia sin que exista transporte de materia del emisor al receptor, pero sí de energía y de cantidad de movimiento, constituyendo lo que se llama una onda. Existen varios tipos de ondas, las cuales activan nuestros sentidos y nos permiten recibir información del medio exterior, otras las detectamos mediante instrumentos especiales.
  • Cuando lanzamos una piedra a un estanque, podemos observar que en la superficie del agua aparecen ondas o círculos concéntricos alrededor del punto donde se ha sumergido la piedra. Las moléculas de agua con las que choca comienzan a vibrar y la vibración se transmite a las moléculas pró­ximas a ellas. La perturbación originada se propaga debido a la elasticidad del medio y genera un movimiento ondulatorio. Sin embargo, hay que distinguir entre el movimiento vibratorio de las moléculas de agua y el movimiento ondulatorio de avance de la onda.
  • Es la propagación de un movimiento vibratorio a través de un medio Se transporta cantidad de movimiento y energía. La perturbación transmitida se llama ONDA (Cuando un punto material entra en vibración contagia a los vecinos, debido a las fuerzas que le ligan con los inmediatos. De esta forma se propaga la perturbación por todo el medio)
  • La onda es la perturbación que se desplaza a través del medio Las ondas desaparecen porque: se atenúa o se amortigua.
  • ONDA VIAJERA Y ESTACIONARIA Viajera : Si la perturbación alcanza a todos los puntos del medio (son las que estudiaremos) Estacionaria : propagación delimitada a una región específica
  • PROPAGACIÓN DE LA PERTURBACIÓN Sólo se transmite la energía de la partícula que origina el movimiento. Esta partícula recibe el nombre de CENTRO EMISOR. Las partículas no se desplazan, sino que vibran en su posición de equilibrio. (corcho flotando, cadena de ladrillos)
  • CONDICIONES DE PROPAGACIÓN Para que la perturbación se propague el medio ha de ser ELÁSTICO e INERTE. (si el medio es plástico, la energía inicial se consumirá en la deformación de las partículas siguientes). A medida que la perturbación se propaga, se amortigua (parece como si la energía se perdiera) La amortiguación es debida a: Al grado de elasticidad del medio (se perderá energía en deformaciones si el medio es poco elástico) Al rozamiento viscoso entre las partículas(la energía de la partícula emisora se va repartiendo cada vez entre mayor número de partículas.
  • PULSO Onda de poca duración Es una perturbación individual que se propaga a través del medio Solamente un punto del medio está en movimiento en un momento dado (cada partícula está en reposo hasta que llega a ella el impulso) (GOLPE SECO AL EXTREMO DE UNA CUERDA) Para estudiar la onda como propagación de una perturbación, partimos de una cuerda en equilibrio sometida a cierta tensión por lo que todos sus puntos estan inicialmente en línea recta. Si sobre un punto, tal como su extremo izquierdo, provocamos un desplazamiento vertical introducimos una  perturbación  que se transmite debido a las propiedades elásticas de la cuerda. En consecuencia se produce desplazamiento en los puntos adyacentes. Posteriormente este punto vuelve a su estado inicial a la vez que los puntos siguientes después de alcanzar el máximo hacen lo mismo y así sucesivamente. Observamos que el movimiento realizado por el punto inicial se repite en cada punto de la cuerda, o lo que es equivalente, la perturbación original se propaga sin retorno al suponer una longitud  indefinida.
  • TREN DE ONDAS Sucesión de pulsos Perturbación continua que se propaga Todas las partículas del medio están en movimiento Para su producción es necesario suministrar energía continuamente al centro emisor
  • TIPOS DE ONDAS Las magnitudes que permiten diferenciar y clasificar las ondas son: Longitud de onda Periodo Frecuencia Amplitud Velocidad de propagación
  • ONDAS SEGÚN EL TIPO DE ENERGÍA QUE PROPAGAN MECÁNICAS O MATERIALES Se propaga energía mecánica Necesitan un medio material de propagación Ejemplos: onda sonora,ondas en la superficie del agua, ondas en muelles, en cuerdas ELECTROMAGNÉTICAS Se propaga energía electromagnética No necesitan un medio material para propagarse (propagación en el vacío) Ejemplos: luz visible, rayos X, rayos infrarrojos, rayos ultravioleta
  • ONDAS SEGÚN RELACIÓN ENTRE DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN Y DE VIBRACIÓN LONGITUDINALES O DE PRESIÓN La dirección de vibración de las partículas coincide con la dirección de propagación Una onda es una sucesión de contracciones y dilataciones del medio Ejemplos: onda sonora, ondas P TRANSVERSALES La dirección de vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación Una onda es una sucesión de crestas y valles Ejemplos: onda luminosa, ondas S
  • ONDAS SEGÚN RELACIÓN ENTRE DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN Y DE VIBRACIÓN LONGITUDINALES O DE PRESIÓN La dirección de vibración de las partículas coincide con la dirección de propagación Una onda es una sucesión de contracciones y dilataciones del medio Ejemplos: onda sonora, ondas P TRANSVERSALES La dirección de vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación Una onda es una sucesión de crestas y valles Ejemplos: onda luminosa, ondas S
  • ONDAS SEGÚN EL NÚMERO DE DIMENSIONES DE PROPAGACIÓN UNIDIMENSIONALES La energía se propaga en 1 dirección BIDIMENSIONALES La energía se propaga en 2 dirección TRIDIMENSIONALES La energía se propaga en 3 dirección
  • Las magnitudes que permiten diferenciar y clasificar las ondas son: Longitud de onda Periodo Frecuencia Amplitud Velocidad de propagación
  • LONGITUD DE ONDA Distancia entre dos puntos consecutivos que se encuentran en el mismo estado de vibración. En una onda transversal es la distancia entre dos crestas o valles consecutivos. En una onda longitudinal distancia entre dos concentraciones o dilataciones consecutivas. También es la longitud que ha recorrido la onda por un medio determinado en un tiempo igual al período, es decir mientras el centro emisor ha efectuado una vibración completa (o lo que es lo mismo distancia que avanza la onda en un período).    .    /  Donde:  (Longitud de onda)  (Velocidad propagación)  (Período)  (Frecuencia)
  • PERÍODO Tiempo que tarda cada punto en recorrer una oscilación completa Tiempo que tarda una onda en reproducirse Se expresa en el SI en sg
  • AMPLITUD Es la máxima elongación con la que vibran las partículas del medio, es decir, máxima distancia entre la posición de una partícula y el centro de la oscilación. También, distancia máxima que hay entre un punto de una onda y la posición de equilibrio. Sólo depende de la energía que propaga la onda
  • FRECUENCIA El número de vibraciones que realiza una partícula en la unidad de tiempo Número de veces que se reproduce la onda en la unidad de tiempo Es la inversa del período 1/T en el SI sus unidades son el s- 1 que se llama hertzio (hz). A veces se utilizan los ciclos por segundo (cps) o vibraciones por segundo 1hz=1cps
  • VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN Relación existente entre la distancia que avanza una onda en un período y el tiempo que emplea para ello  =  /T ,  =  .  , en el SI se mide m/s  (Longitud de onda)  (Velocidad propagación)  (Período) (Frecuencia) Las ondas viajan con una velocidad específica que depende de las propiedades del medio (elasticidad y rigidez) Si el medio es homogéneo e isótropo la velocidad es igual en todas las direcciones
  • FENÓMENOS ONDULATORIOS Aunque definir qué es una onda es algo difícil, explicar qué hace y cómo se comporta resulta más sencillo. El método más adecuado para estudiar el comportamiento de los fenómenos ondulatorios consiste en utilizar una cubeta de ondas, en las que estas se propagan en la superficie del agua poco profunda.
  • El fenómeno de la reflexión consiste en el cambio de dirección que experimenta un tren de ondas al chocar con una superficie lisa sin atravesarla. El fenómeno de la reflexión consiste en el cambio de dirección que experimenta un tren de ondas al chocar con una superficie lisa sin atravesarla.
  • LEYES DE LA REFLEXIÓN El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano. El ángulo de incidencia, formado por el rayo incidente y la normal, y el ángulo de reflexión, formado por la normal y el rayo reflejado, son iguales. La onda incidente y la reflejada se propagan con la misma velocidad, ya que lo hacen en el mismo medio.
  • El fenómeno de la refracción consiste en el cambio de velocidad que experimenta un tren de ondas cuando pasa de un medio a otro de distinta profundidad o densidad.
  • LEYES DE LA REFRACCIÓN El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano.
  • LEYES DE LA REFRACCIÓN Cuando un rayo pasa de un medio menos denso a otro más denso, en el que su velocidad es menor, se acerca a la normal. Si pasa de un medio más denso a otro menos denso, el rayo se aleja de la normal.   Un rayo que llegue perpendicularmente a la superficie de separación de los dos medios se refracta sin desviarse.
  • LEYES DE LA REFRACCIÓN Cuando un rayo pasa de un medio menos denso a otro más denso, en el que su velocidad es menor, se acerca a la normal. Si pasa de un medio más denso a otro menos denso, el rayo se aleja de la normal.   Un rayo que llegue perpendicularmente a la superficie de separación de los dos medios se refracta sin desviarse.
  • La difracción es el fenómeno que se produce cuando al propagarse una onda ésta encuentra un obstáculo de bordes nítidos o una abertura, estos se convierten en centros emisores de nuevos frentes de ondas (ondas difractadas) Así, la onda bordea obstáculos y pasa por agujeros pequeños Posteriormente la onda incidente y la secundaria interfieren
  • Coloca en la cubeta de ondas un obstáculo recto y liso con una rendija en medio. Las ondas se distorsionan cuando pasan a través de la rendija. Cuanto menor es el agujero, más se distorsionan las ondas. De hecho, este fenómeno se produce con mayor claridad cuando la anchura de la rendija es aproximadamente igual a la longitud de onda de las ondas.
  • Coloca en la cubeta de ondas un obstáculo recto y liso con una rendija en medio. Las ondas se distorsionan cuando pasan a través de la rendija. Cuanto menor es el agujero, más se distorsionan las ondas. De hecho, este fenómeno se produce con mayor claridad cuando la anchura de la rendija es aproximadamente igual a la longitud de onda de las ondas.
  • Se trata de una cualidad propia del movimiento ondulatorio que permite averiguar si un fenómeno determinado es o no de naturaleza ondulatoria. La difracción proporciona el orden de magnitud de la longitud de onda de las ondas que se propagan.
  • Se llama interferencia al encuentro en un punto del espacio de dos o más movimientos ondulatorios que se propagan por el mismo medio. Dos conjuntos de ondas pueden pasar a través del mismo punto sin que el uno afecte al otro (conservan la forma después del cruce, típico de los movimientos ondulatorios) Si dos series idénticas de ondas se superponen, puede o bien se refuercen o que se anulen entre ellas, dependiendo si están en fase o en oposición de fase.

Movimiento Ondulatorio Movimiento Ondulatorio Presentation Transcript

  • ONDAS
  • TRANSMISIÓN DE LA ENERGÍA ENTRE DOS PUNTOS Por desplazamiento de un cuerpo que posee energía Mediante ondas: se transmite la energía de una partícula que vibra Características del movimiento que propaga la energía (mov. ondulatorios) Movimientos ondulatorios concretos: la luz, el sonido
  • PERTURBACIONES Son perturbaciones que transportan cantidad de movimiento y energía, pero no materia Agitar una cuerda por un extremo Lanzar una piedra a un estanque ONDA MOVIMIENTO ONDULATORIO Perturbación transmitida Forma de transmisión de energía
  • MOVIMIENTO ONDULATORIO Movimientos en los que se propaga una perturbación sin que exista transporte de materia.
  • ONDA Una ONDA es toda perturbación que se propaga a través del medio, siendo la perturbación vibraciones de una partícula. Las ondas transportan energía de un lugar a otro
  • ONDA VIAJERA Y ESTACIONARIA Viajera : Si la perturbación alcanza a todos los puntos del medio (son las que estudiaremos) Estacionaria : propagación delimitada a una región específica
  • PROPAGACIÓN DE LA PERTURBACIÓN Sólo se transmite la energía de la partícula que origina el movimiento (CENTRO EMISOR) Las partículas no se desplazan, sino que vibran en su posición de equilibrio.
  • CONDICIONES DE PROPAGACIÓN A medida que la perturbación se propaga, se amortigua La amortiguación se debe al: Para que la perturbación se propague el medio ha de ser ELÁSTICO e INERTE - Grado de elasticidad del medio - Rozamiento viscoso entre las partículas
  • PULSO Es una perturbación individual que se propaga a través del medio Cada partícula está en reposo hasta que llega a ella el impulso sólo un punto del medio está en movimiento en un momento dado
  • TREN DE ONDAS Sucesión de pulsos Perturbación continua que se propaga Todas las partículas del medio están en movimiento Su producción requiere un suministro continuo de energía al centro emisor
  • TIPOS DE ONDAS
    • MECÁNICAS O MATERIALES
    • - ELECTROMAGNÉTICAS
    RELACIÓN ENTRE DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN Y DE VIBRACIÓN
    • LONGITUDINALES O DE PRESIÓN
    • - TRANSVERSALES
    TIPO DE ENERGÍA QUE PROPAGAN NÚMERO DE DIRECCIONES DE PROPAGACIÓN - UNIDIRECCIONALES - BIDIMENSIONALES - TRIDIMENSIONALES CLASIFICACIÓN SEGÚN
  • ONDAS SEGÚN EL TIPO DE ENERGÍA QUE PROPAGAN
    • MECÁNICAS O MATERIALES
    • Se propaga energía mecánica
    • Necesitan un medio material de propagación
    • Ejemplos: onda sonora,ondas en la superficie del agua, ondas en muelles, en cuerdas
    • ELECTROMAGNÉTICAS
    • Se propaga energía electromagnética
    • No necesitan un medio material para propagarse (propagación en el vacío)
    • Ejemplos: luz visible, rayos X, rayos infrarrojos, rayos ultravioleta
  • ONDAS SEGÚN RELACIÓN ENTRE DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN Y DE VIBRACIÓN
    • LONGITUDINALES O DE PRESIÓN
    • La dirección de vibración de las partículas coincide con la dirección de propagación
    • Una onda es una sucesión de contracciones y dilataciones del medio
    • Ejemplos: onda sonora, ondas P
    • TRANSVERSALES
    • La dirección de vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación
    • Una onda es una sucesión de crestas y valles
    • Ejemplos: onda luminosa, ondas S
  • ONDAS SEGÚN RELACIÓN ENTRE DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN Y DE VIBRACIÓN
    • LONGITUDINALES O DE PRESIÓN
    • La dirección de vibración de las partículas coincide con la dirección de propagación
    • Una onda es una sucesión de contracciones y dilataciones del medio
    • Ejemplos: onda sonora, ondas P
    • TRANSVERSALES
    • La dirección de vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación
    • Una onda es una sucesión de crestas y valles
    • Ejemplos: onda luminosa, ondas S
  • EJEMPLOS DE ONDAS LONGITUDINALES ONDA SONORA ONDA EN UN MUELLE
  • ONDAS EN UN MUELLE ONDA LONGITUDINAL ONDA TRANSVERSAL
  • ONDAS SISMICAS LONGITUDINALES TRANSVERSALES
  • ONDAS SEGÚN EL NÚMERO DE DIMENSIONES DE PROPAGACIÓN
    • UNIDIMENSIONALES
    • La energía se propaga en 1 dirección
    • BIDIMENSIONALES
    • La energía se propaga en 2 dirección
    • TRIDIMENSIONALES
    • La energía se propaga en 3 dirección
  • MAGNITUDES DE UNA ONDA LONGITUD DE ONDA PERÍODO FRECUENCIA AMPLITUD VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN MAGNITUDES CARACTERÍSTICAS
  • LONGITUD DE ONDA (  )
    • Distancia que se ha propagado la onda en un período
       .    / 
    • Distancia entre dos puntos consecutivos que se encuentran en el mismo estado de vibración
     (Longitud de onda)  (Velocidad propagación)  (Período)  (Frecuencia)
  • PERÍODO (T) Tiempo que tarda cada punto en recorrer una oscilación completa Tiempo que tarda una onda en reproducirse
  • AMPLITUD Máxima distancia entre la posición de una partícula y el centro de la oscilación Sólo depende de la energía que propaga la onda
  • FRECUENCIA (  )
    • El número de vibraciones que realiza una partícula en la unidad de tiempo
    • Número de veces que se reproduce la onda en la unidad de tiempo
    • = 1/T expresado en s -1 o hertzio (Hz)
    • A veces se utilizan los ciclos por segundo (cps) 1cps=1Hz
  • VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN (v) Relación existente entre la distancia que avanza una onda en un período y el tiempo que emplea para ello  =  /T ,  =  .  , en el SI se mide m/s  (Longitud de onda)  (Velocidad propagación)  (Período)  (Frecuencia)
  • FENÓMENOS ONDULATORIOS FENÓMENOS ONDULATORIOS REFLEXIÓN REFRACCIÓN DIFRACCIÓN INTERFERENCIAS Los efectos de las ondas se analizan mediante una cubeta de ondas
  • REFLEXIÓN Consiste en el cambio de dirección que experimenta un tren de ondas al chocar con una superficie lisa sin atravesarla.
  • LEYES DE LA REFLEXIÓN El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano. El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales. La onda incidente y la reflejada se propagan con la misma velocidad, ya que lo hacen en el mismo medio.
  • REFRACCIÓN Cambio de velocidad que experimenta un tren de ondas cuando pasa de un medio a otro de distinta profundidad o densidad.
  • LEYES DE LA REFRACCIÓN I El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano
  • LEYES DE LA REFRACCIÓN II   Si un rayo pasa de un medio menos denso a otro más denso (velocidad menor) se acerca a la normal. Si un rayo pasa de un medio más denso a otro menos denso, el rayo se aleja de la normal.
  • LEYES DE LA REFRACCIÓN III    Un rayo que llegue perpendicularmente a la superficie de separación de los dos medios se refracta sin desviarse
  • DIFRACCIÓN I Cuando al propagarse una onda se encuentra un obstáculo de bordes nítidos o una abertura, estos se convierten en centros emisores de nuevos frentes de ondas (ondas difractadas) Así, la onda bordea obstáculos y pasa por agujeros pequeños Posteriormente la onda incidente y la secundaria interfieren
  • DIFRACCIÓN II Cuando el tamaño del orificio es aproximadamente igual a la longitud de la onda incidente la distorsión es mayor
  • DIFRACCIÓN II
  • DIFRACCIÓN III Si un fenómeno físico sufre difracción es de naturaleza ondulatoria
  • INTERFERENCIA Encuentro en un punto del espacio de dos o más movimientos ondulatorios que se propagan por el mismo medio.