Ondas I: ondas y sus características PPTCTC002TC32-A16V1 Clase Ondas I: ondas y sus características

Aprendizajes esperados Comprender el concepto de onda. Identificar los principales elementos de un tren de ondas. Clasificar los distintos tipos de ondas. Reconocer elementos de las ondas estacionarias. Aplicar los conceptos a la solución de problemas.

La Física en acción… Por limitaciones técnicas, video solo disponible en presentación en carpeta de clase.

1. Ondas y sus características 2. Clasificación de las ondas Págs. 116-124 Cap. 5

1. Ondas y sus características Pág. 116 Cap. 5 1.1 Conceptos previos Vibración Cuando se le aplica una fuerza a un cuerpo y este realiza un movimiento de vaivén en torno a un punto central, se produce una vibración.

1. Ondas y sus características 1.2 Definición Onda Una onda es una perturbación que viaja por un medio, alejándose del punto en donde se produjo (foco). Onda en el agua Al propagarse las ondas producen vibración en las partículas del medio por el que se desplazan. Las ondas transportan energía, pero no materia. Onda en una cuerda

1. Ondas y sus características 1.3 Pulso y tren de ondas Una sola perturbación produce un pulso, que es una única onda que viaja por el medio de propagación. Varias perturbaciones seguidas producen un tren de ondas

1. Ondas y sus características Pág. 117 Cap. 5 1.4 Características de un tren de ondas λ Longitud de onda Amplitud Monte Elongación Línea de equilibrio Nodo λ Longitud de onda Valle Amplitud

1. Ondas y sus características 1.4 Características de un tren de ondas Longitud de onda (λ) Imagina que el tren de ondas es un tren de verdad, en el que cada pulso de la onda corresponde a un carro del tren:   La "longitud de onda" es la longitud de un solo pulso, es decir, la longitud de un solo carro de nuestro tren.

1. Ondas y sus características 1.4 Características de un tren de ondas La longitud de onda corresponde a la distancia entre: 3 nodos, 2 montes o 2 valles consecutivos del tren de ondas. Se calcula como: Se mide en: S.I.: [m] C.G.S.: [cm]

1. Ondas y sus características 1.4 Características de un tren de ondas Periodo (T) Es el tiempo que demora un solo pulso en pasar por un punto dado. En nuestro "tren de ejemplo", corresponde al tiempo que demora un solo carro en pasar por un punto dado. ¿Cuánto tiempo demoró un solo carro en pasar? ¡Ese es el periodo de la onda!

1. Ondas y sus características 1.4 Características de un tren de ondas Periodo (T) Donde: t : tiempo que demora el tren de ondas en pasar por un punto. nº ondas : cantidad de ondas que logran pasar por dicho punto. Unidades S.I. y C.G.S.: [segundo]

1. Ondas y sus características 1.4 Características de un tren de ondas Frecuencia (f ) Es el número de pulsos que pasan por un punto, en una unidad de tiempo. Equivale a contar el número de "coches del tren" que pasan por un punto, en una unidad de tiempo. 3 2 1 Por ejemplo, si por un punto logran pasar tres ondas en un segundo, la frecuencia es

La frecuencia de una onda posee un valor constante. 1. Ondas y sus características 1.4 Características de un tren de ondas La frecuencia de una onda posee un valor constante. Frecuencia (f ) Donde: nº ondas : cantidad de ondas que logran pasar por un punto dado. t : tiempo que demoran las ondas en pasar. Unidades S.I. y C.G.S.: [hertz] Otras unidades de frecuencia

1. Ondas y sus características 1.4 Características de un tren de ondas Relación entre frecuencia y periodo Como la frecuencia de una onda no cambia en el tiempo, su periodo también permanece constante.

1. Ondas y sus características Pág. 119 Cap. 5 1.4 Características de un tren de ondas Rapidez de propagación Es la distancia por unidad de tiempo que recorre un cuerpo u objeto al moverse. En general, la rapidez puede calcularse como: En el caso particular de una onda, la rapidez también puede calcularse como: La rapidez de propagación de una onda es constante mientras viaja por un mismo medio. Depende del tipo de onda y de características del medio tales como: elasticidad, densidad y temperatura. Unidades S.I. : C.G.S.: Observación: por ahora hablaremos indistintamente de “rapidez o velocidad” de la onda, sin hacer distinción entre ellas.

E Ejercicios Aplicación 8. Si la onda de la figura demoró 30 [s] en ir de A hasta B, ¿cuál de las MC siguientes alternativas es INCORRECTA? A) El número de ciclos de la onda es 3. B) La frecuencia es 0,1 [Hz]. C) El periodo es 10 [s]. D) La longitud de onda es 30 [m]. E) La rapidez de propagación es . E Aplicación Ejercicio 8 guía Ondas I: ondas y sus características

2. Clasificación de las ondas Pág. 120 Cap. 5 2.1 Según su naturaleza Mecánicas: se propagan solo en medios materiales. El sonido Onda en un resorte Electromagnéticas: se propagan en medios materiales y en el vacío. Ondas de radio La luz

2. Clasificación de las ondas 2.2 Según dirección de vibración de las partículas del medio Longitudinales: las partículas del medio oscilan en la dirección de propagación de la onda. El sonido Transversales: Las partículas oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. La luz

2. Clasificación de las ondas 2.3 Según sentido de propagación Viajeras: se propagan en un solo sentido. Estacionarias: formadas por la "combinación" de dos ondas viajeras que se propagan en sentidos contrarios.

Ejercicios 1. Dentro de las características de las ondas mecánicas se afirma que MC I) en su propagación existe transmisión de energía. II) se propagan en el vacío. III) tienen una rapidez de propagación del orden de 340 . Es (son) correcta(s) solo I. solo II. solo III. solo I y II. solo II y III. m s Ejercicio 1 guía Ondas I: ondas y sus características

Ejercicios 1. Dentro de las características de las ondas mecánicas se afirma que MC I) en su propagación existe transmisión de energía. II) se propagan en el vacío. III) tienen una rapidez de propagación del orden de 340 . Es (son) correcta(s) solo I. solo II. solo III. solo I y II. solo II y III. m s Las ondas transportan energía, pero no materia. Las ondas mecánicas solo se propagan por medios materiales. La rapidez de propagación de una onda depende del tipo de onda y del medio por el que se propaga. A Reconocimiento Ejercicio 1 guía Ondas I: ondas y sus características

Ejercicios 6. Un pulso de una onda desconocida se propaga en dirección vertical, MTP atravesando paulatinamente distintos medios; primero se desplaza por un líquido, luego por un sólido, posteriormente por un gas y finalmente lo hace por el vacío. Al viajar por el gas, se observa que las partículas del medio vibran en dirección horizontal, mientras que la onda se desplaza siempre alejándose del punto en donde fue generada. Considerando esta información, es correcto afirmar que la onda es del tipo mecánica, longitudinal y estacionaria. mecánica, transversal y viajera. electromagnética, longitudinal y estacionaria. electromagnética, transversal y viajera. mecánica, longitudinal y viajera. En las ondas transversales, las partículas vibran perpendicularmente a la dirección en que se propaga la onda. Solo las ondas electromagnéticas pueden viajar por el vacío. Las ondas viajeras se propagan en un solo sentido. D Comprensión Ejercicio 6 guía Ondas I: ondas y sus características

2. Clasificación de las ondas Pág. 122 Cap. 5 2.3.1 Ondas estacionarias Las ondas estacionarias son un tipo especial de onda que solo puede formarse bajo condiciones bien específicas. Una onda estacionaria puede adoptar varios “modos” de vibración. En el caso de una cuerda sometida a tensión, el modo de vibración que adopte la onda dependerá de la longitud de la cuerda, de su densidad por unidad de longitud y de la tensión a la que se encuentre sometida. Modos de vibración de una onda estacionaria en una cuerda Ondas estacionarias

2. Clasificación de las ondas Pág. 122 Cap. 5 2.3.1 Ondas estacionarias Las ondas estacionarias solo se forman para frecuencias bien definidas, llamadas "frecuencias de resonancia". Si la cuerda adopta el siguiente patrón de onda estacionaria, entonces se dice que vibra en su “primer modo de vibración” o “primer armónico”. La frecuencia f1 con la que vibra la cuerda en este caso se denomina “frecuencia fundamental”.

2. Clasificación de las ondas 2.3.1 Ondas estacionarias Si ahora aumentamos la frecuencia de vibración de la cuerda al doble de su frecuencia fundamental, entonces se obtiene el segundo modo de vibración o "segundo armónico". Si aumentamos la frecuencia al triple de la fundamental, entonces obtenemos el tercer armónico. Y así sucesivamente.

En el segundo armónico, la longitud de la cuerda equivale a λ. 2. Clasificación de las ondas 2.3.1 Ondas estacionarias El conjunto de los armónicos de la cuerda se denomina "serie armónica". Fíjate que, para la frecuencia fundamental, la longitud de la cuerda equivale a . En el segundo armónico, la longitud de la cuerda equivale a λ. Observación: La rapidez de propagación de una onda en una cuerda sometida a una tensión T está dada por la expresión: Donde: L es el largo de la cuerda. m es la masa de la cuerda.

2. Clasificación de las ondas 2.3.1 Ondas estacionarias Las ondas estacionarias pueden generarse en cuerdas, membranas o en columnas de aire y son muy importantes, por ejemplo, en el sonido. Están presentes al pulsar la cuerda de una guitarra, al golpear un tambor o al soplar una flauta. En una flauta 2º armónico 3º armónico 4º armónico 12º traste 7º 5º Armónicos en una guitarra

Ejercicios 11. En una cuerda vibrante se genera una onda estacionaria. Si la MC frecuencia de oscilación corresponde al segundo armónico, ¿cuántos nodos se producen? 1 2 3 4 5 Recuerda que, en el segundo armónico, la onda estacionaria que se genera es: C Comprensión Ejercicio 11 guía Ondas I: ondas y sus características

Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, proceso de admisión 2015, módulo común. Pregunta oficial PSU La figura muestra el perfil de una onda periódica que se propaga en cierto medio. Al respecto, ¿a cuántas longitudes de onda corresponde la distancia entre los puntos P y Q? A) 3,0 B) 3,5 C) 4,0 D) 7,5 E) 8,0 C Aplicación Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, proceso de admisión 2015, módulo común.

Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 1 A El sonido Reconocimiento 2 C Aplicación 3 D Comprensión 4 5 6 7 8 E 9 10

Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 11 C El sonido Comprensión 12 E ASE 13 14 B 15 Aplicación 16 D 17 18 19 20

ONDAS Síntesis de la clase Amplitud Longitud de onda Periodo Se clasifican según Poseen Características Naturaleza Mecánicas Electromagnéticas Amplitud Longitud de onda Dirección de oscilación de las partículas Longitudinales Transversales Periodo Rapidez de propagación Frecuencia Sentido de propagación Viajeras Estacionarias Armónicos

Prepara tu próxima clase En la próxima sesión estudiaremos: Ondas II: el sonido

Equipo Editorial Área Ciencias: Física ESTE MATERIAL SE ENCUENTRA PROTEGIDO POR EL REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL.