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Ondas

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Propiedades de la ondas

Propiedades de la ondas

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  • 1. Ondas
    Sus propiedades, características y transferencia de energía
    Materia: Física
    Nivel: 10-12
    Prof. Elba M. Sepúlveda
  • 2. Reflexión
  • 3.
  • 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
  • 21.
  • 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
  • 38. Solución #2
    F= 550 kHz F=1600 kHz
    v= 3X108 m/s V=f l->l=v/f
    • l= (3X108 m/s)/(550 X103 Hz)
    = 545.5m
    • l= (3X108 m/s)/(1600 X103 Hz)
    = 187.5m
    =190 a 550 metros
    Las ondas tienen un largo de 190m a 550m.
    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
  • 40. Solución #3
    F= 88 MHz F=108 MHz
    v= 3X108 m/s V=f l->l=v/f
    • l= (3X108 m/s)/(88 X106 Hz)
    = 3.4m
    • l= (3X108 m/s)/(108 X106 Hz)
    = 2.78m
    =2.8 a 3.4 metros
    Las ondas miden de 2.8m a 3.4m.
    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
  • 61. Prof. Elba M. Sepúlveda
    Nivel de sonido
    La magnitud del sonido que escuchamos está dada por:
    • b = 10 log10 (I/Io)
    • 62. b = decibel de sonido
    I = 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
  • 65. Prof. Elba M. Sepúlveda
    Solución #2
    • b = 10 log10 (1X 10-6/1X 10-12)
    =10 log10 (1,000,000)
    10 (6)= 60 db
    • b = 10 log10 (1X 101/1X 10-12)
    = 10 log10 (1013) =
    = (10)(13) = 130 db
  • 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
  • 77.
  • 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
  • 86. Prof. Elba M. Sepúlveda
    Solución #4
    n1= 1.00 n2= 1.54 (usé el valor de la tabla en el libro de texto)
    • q1=qi = 60º q2=qr = ???
    n1sen q1 = n2 senq2
    • q2 = sen-1(n1sen q1 / n2 )
    • 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.
  • 99. Prof. Elba M. Sepúlveda
    Solución#8
    A) n1sen q1 = n2 senq2
    • q1= sen-1(n2 senq2 / n1 )
    • 100. q2 = sen-1(1.00 sen90º/ 1.33 )=
    =sen-1(0.750)= 48.6º= 49º
    B) n1sen q1 = n2 senq2
    • q1= sen-1(n2 senq2 / n1 )
    • 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
  • 111.
  • 112. Preparado por:
    Prof. Elba M. Sepúlveda , MA. Ed., c. Ed. D.
    ©2011