FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INFORMÁTICA GRADO I. I. Ingeniería del Software Prof. Norge Cruz Hernández Tema 6. Ondas Electromagnéticas

Tema 6. Ondas Electromagnéticas (3 horas). 6.1 Introducción 6.2 Ecuación de ondas en una dimensión. Ondas armónicas. 6.3 Ondas electromagnéticas. Potencia e intensidad de la onda electromagnética. 6.4 Espectro electromagnético. 6.5 Interferencia y Difracción.

Bibliografía Clases de teoría: - Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman ISBN: , Ed. 9 y 11. Clases de problemas: - Boletín de problemas -Problemas de Física General, I. E. Irodov -Problemas de Física General, V. Volkenshtein - Problemas de Física, S. Kósel -Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V. D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva. Libros de consulta: -Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.

6.1 Introducción Ondas transversales en una cuerda Ondas longitudinales en un fluido Ondas transversales y longitudinales combinadas en la superficie de un líquido Onda: perturbación que se traslada en un medio

Ecuación de Onda

conceptos básicos

Intensidad de las ondas Para ondas que viajan en tres dimensiones, definimos su intensidad como la rapidez media con que la onda transporta energía, por unidad de área, a través de una superficie perpendicular a la direccióin de propagación. Se mide en W/m 2.

Onda mecánica en una cuerda 6.2 Ecuación de ondas en una dimensión. Ondas armónicas.

número de onda

cálculo de la velocidad de un frente de onda

principio de superposición

ondas estacionarias

nodos: antinodos:

cuerda fija en ambos extremos: modos normales Al pulsar las cuerdas de un violín, guitarra, piano … etc., estamos generando ondas estacionarias en cuerdas fijas en ambos extremos. Estas cuerdas deben tener nodos en sus extremos.

6.3 Ondas electromagnéticas. Potencia e intensidad de la onda electromagnética. Un teléfono móvil emite y recibe ondas electromagnéticas

Ecuaciones de Maxwell Ley de Gauss del campo eléctrico Ley de Gauss del campo magnético Ley de Ampere Ley de Faraday J. C. Maxwell

algunas propiedades - La onda es transversal, tanto E como B son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Los campos eléctricos y magnéticos también son perpendiculares entre sí. La dirección de propagación es la dirección del producto: E x B - Hay una relación definida entre las magnitudes de E y B: E=c B. - La onda viaja en el vacío con una rapidez definida y constante. - A diferencia de las ondas mecánicas, que necesitan las partículas oscilantes de un medio como el agua o el aire para transmitirse, las ondas electromagnéticas no requieren un medio. Lo que “ondula” en una onda electromagnética son los campos eléctricos y magnéticos.

ondas electromagnéticas armónicas ecuación de onda número de onda frecuencia angular

están en fase dirección del movimiento de la onda

RTVA San Juan de Aznalfarache Sevilla Este el orden en que se encuentran las emisoras de radio en FM.

Vector de Pointing. Introducido por el físico John Pointing ( ). Indica el flujo por unidad de área y unidad de tiempo en una dirección perpendicular a la dirección de desplazamiento de la onda.

Intentemos determinar el flujo total de energía por unidad de tiempo (potencia) que transmite el frente de onda hacia afuera de cualquier superficie cerrada: Algunas frecuencias son muy altas, y por eso es mejor calcular el promedio del vector de Pointing (intensidad).

Determinemos el promedio del vector de Pointing : intensidad de una onda sinusoidal

Estos paneles están inclinados de forma tal que miran de cara hacia el sol, es decir, casi perpendicular al vector de Pointing de las ondas que provienen del sol.

6.5 Interferencia y Difracción. Principio de superposición: cuando dos ondas coinciden en el mismo punto del espacio y en el mismo tiempo, entonces la perturbación en ese punto es la suma por superposición de las dos perturbaciones. INTERFERENCIA

interferencia constructiva interferencia destructiva

ondas estacionarias

Si colocamos dos planos metálicos, entonces solamente se creará una onda estacionaria si: En un horno por microondas se establece una onda estacionaria, con determinados planos nodales. Los alimentos deben girar, de lo contrario, solamente se cocinarán una parte de estos.

6.4 Espectro electromagnético.

Los terremotos son el resultado de una onda sísmica