INTRODUCCIÓN
Trabajo y Potencia
Máquinas simples
Energía Mecánica
Calor. Eq. térmico
Ondas. Sonido. Luz

Ondas 

Transmisión de energía

 

Denominamos movimiento armónico simple, MAS, al movimiento oscilatorio de un punto  que se mueve alrededor de una posición central, de forma que experimenta desplazamientos iguales a un lado y al otro de esta posición, empleando el mismo tiempo en efectuar cada oscilación.

Denominamos perturbación a las vibraciones de las partículas de un medio material que provoca cualquier alteración del medio.

Una onda es una perturbación que se propaga, es decir es la propagación de un movimiento vibratorio. Las ondas transmiten energía sin que exista transporte de materia.

 

Propagación de ondas. Simulador

 

 

 

 

Tipos de ondas:

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Ondas mecánicas, se propagan a través de un medio material

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Ondas electromagnéticas, se propagan a través del vacío, al atravesar un material disminuyen su velocidad y pierden energía, llegando incluso a desaparecer.

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Ondas longitudinales, cuando la dirección de vibración de las partículas coincide con la dirección de propagación de la onda, por ejemplo el sonido.

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Ondas transversales, cuando la dirección de la perturbación es perpendicular a la dirección de propagación de la onda por ejemplo: las ondas electromagnéticas, la onda que se transmite en una cuerda, las ondas en la superficie de un lago.

 

 

 

 

 

 

 

Características de las ondas:

§  Longitud de onda, λ. Es espacio o distancia entre dos cresta, o valles consecutivos, es la distancia  que recorre la onda durante un  periodo T, se mide en metros (m).

§  Periodo, T. Es el tiempo que emplea la onda en recorrer una distancia igual a la longitud de onda; el tiempo que tarda en efectuar una oscilación completa, se mide en segundos (s).

§  Frecuencia, f. Es el número de oscilaciones que efectúa la onda cada segundo, es el número de crestas o valles que pasan por un punto dado cada segundo, se mide en hercios (Hz = 1/s).

§  Amplitud, A. Es la distancia que separa al punto de la posición central de equilibrio, se mide en metros (m).

§  Velocidad de propagación de una onda, v. Es la rapidez con la que ésta se traslada en el medio en el que se propaga. [ A mayor frecuencia de propagación mayor velocidad].

Ondas longitudinales. Ondas transversales. Combinación de ambas

 

 

 

 

La velocidad de propagación depende de las propiedades del medio. Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío (y en el aire) con una veloci­dad de 300.000 km/s. En los demás medios (agua, vidrio…) se propagan más lentamente.

 La energía que se transmite a través de las ondas es directamente proporcional al cuadrado de su amplitud y al cuadrado de su frecuencia.

La frecuencia y el periodo son inversamente proporcionales:

 

 

 

 

EL  SONIDO.

El sonido es una trasmisión de energía en forma de onda longitudinal en todas las direcciones del espacio. Tiene su origen en una fuente sonora que comunica su vibración a las moléculas vecinas del aire u otro medio material hasta que llega al receptor, generalmente el oído.

Una onda sonora es una oscilación de presión que se propaga por un medio. El sonido no se propaga por el vacío porque no hay átomos a través de las cuales transmitirse.

 

 

 

Características del sonido:

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Intensidad. Es la característica que nos hace distinguir entre sonidos fuertes y sonidos suaves o débiles. Su valor depende de la amplitud de la onda sonora. También se conoce como volumen.

La intensidad sonora se mide en decibelios, dB. Es recomendable que los sonidos no sobrepasen los 55 dB para que no sean molestos.

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Tono. Permite distinguir entre sonidos graves, tono bajo y sonidos agudos, tono alto. Su valor depende de la frecuencia de la onda sonora. El oído humano discrimina sonido entre 20 Hz (muy graves) y 20000 Hz (muy agudos).

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Timbre. Característica que nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y mismo tono. Ejemplo, misma nota musical emitida por dos instrumentos diferentes.

 

 

Fenómenos sonoros.

Cuando una onda alcanza la superficie de separación de dos medios de distinta naturaleza se producen, en general, dos nuevas ondas, una que retrocede hacia el medio de partida y otra que atraviesa la superficie límite y se propaga en el segundo medio. El primer fenómeno se denomina reflexión y el segundo recibe el nombre de refracción.

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Eco. Es el efecto por el cual oímos dos veces un mismo sonido, primero el sonido directo y a continuación el reflejado en una superficie que esta suficientemente alejada > 17 m.

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Reverberación. Es la superposición del sonido directo y el reflejado en una superficie próxima al foco emisor < 17 m.

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Resonancia. Efecto por el cuál un objeto oscila con la misma frecuencia que la onda sonora que le alcanza.

 

 

 

LA  LUZ. Una  onda  electromagnética.

La luz es una onda transversal que se propaga en todas las direcciones transmitiendo energía sin el soporte de ningún medio material, por eso se propaga en el vacío.

La velocidad de la luz en el vacío es: c = 300000 km/s. En los medios transparentes se propaga a una velocidad menor, en el aire consideramos que se propaga al misma velocidad que en el vacío.

La luz se propaga en línea recta en todas las direcciones del espacio, a cada una de estas direcciones se le denomina rayo.

 

 

 

Propiedades de la luz:

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Reflexión de la luz. Es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos cuando llegan a la superficie que limita su medio de propagación de otro medio diferente. La luz reflejada sigue propagándose en el mismo medio que la luz incidente.

La normal es línea imaginaría perpendicular a la superficie de reflexión que pasa por el punto donde coinciden rayo incidente y rayo reflejado

La reflexión de la luz cumple dos leyes:

  El rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo plano.

   El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

 

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Refracción de la luz. Es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio transparente a otro de diferente densidad, en el que los rayos de luz se propagan a distinta velocidad. Este fenómeno es de gran utilidad en lentes, lupas, …

Este fenómeno es la causa de que los objetos sumergidos en agua parezcan torcidos, que el fondo de un estanque parezca menos profundo.

Las leyes fundamentales de la refracción son:

  El rayo refractado, el incidente y la normal se encuentran en un mismo plano.

  Los ángulos de incidencia y de refracción no son iguales; el rayo refractado se acerca a la normal cuando pasa de un medio menos denso en el que se propaga a mayor velocidad, a otro medio más denso en el que se propaga a menor velocidad. Por el contrario, se aleja de la normal al pasar de un medio más denso a otro menos denso en el se propaga a mayor velocidad.

 

 

 

 

 

La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la de un medio en el que pueda propagarse se denomina índice de refracción (n) de ese medio:

n: índice de refracción
c: velocidad de la luz en el vacío
v: velocidad de la luz en el medio material

 

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Dispersión de la luz. Es la descomposición de la luz compleja en otras luces más simples, es decir, en la separación de la luz en las diferentes longitudes de onda que la componen.

La dispersión se debe a que, la velocidad de una onda depende de su frecuencia, y por tanto de su longitud de onda. Denominamos espectro de la luz visible al conjunto de colores que forman la luz que percibe el ojo humano, cada color corresponde a una onda, caracterizada por su frecuencia f, y su longitud de onda, λ  (1nm = 10-9 m).

El color de los objetos depende del color de la luz que no absorbe y por tanto que refleja.

 

 

 

 

Refracción y reflexión de rayos luminosos en diferentes medios

 

 

 

La energía de las ondas es directamente proporcional a su frecuencia: c = λ . f   ►    λ =donde c es la velocidad de la luz 300000 km/s.

Además de la luz visible,  existen otros tipos de ondas con propiedades semejantes, pero diferentes longitudes de onda y frecuencia, que constituyen el espectro electromagnético:

 

 

 

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Educación de Adultos.  Ámbito Científico Tecnológico.  Módulo 4.  Alejandro Ojeda Fernández