Colegio Ntra. Sra. del Buen Consejo (Agustinas)

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1 Colegio Ntra. Sra. del Buen Consejo (Agustinas)
08/05/2019 FÍSICA 2º BTO B Colegio Ntra. Sra. del Buen Consejo (Agustinas) 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

2 Juan Antonio Romano Largo
TEMA 5: Ondas. Concepto de onda. Clasificación. Parámetros de una onda. Ecuación de una onda armónica. Energía de una onda armónica unidimensional. Interferencia. Ondas estacionarias con extremos libres. Ondas estacionarias con extremos fijos. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

3 Clasificación de las ondas.
Concepto de onda. Una onda es la propagación de una perturbación de un punto a otro pero sin que halla transporte de materia, es decir, que en una onda se propaga energía. Ejemplos: olas en la superficie del mar, ondas en una cuerda, el sonido, la luz, … Clasificación de las ondas. Mecánicas: necesitan un medio material para propagarse. (Ej: el sonido se propaga por el aire pero no por el vacio) Electromagnéticas: Pueden transmitirse por el vacio, no necesitan un medio (Ej: la luz) 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Longitudinales: la dirección de propagación y la de vibración es la misma. (Ej: la onda que se propaga por un muelle) Transversales: las direcciones de propagación y vibración son perpendiculares (Ej: la luz) Unidimensionales: se propagan en una sola la dirección. (Ondas en una cuerda) Bidimensionales: se propagan en dos direcciones. (Ondas en un estanque) Tridimensionales: se propagan en todas las direcciones. (Ondas electromagnéticas) 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Parámetros de una onda. Longitud de onda, l: es la distancia entre dos puntos consecutivos que se encuentran en el mismo estado de vibración, es decir, con la misma fase. Periodo, T: es el tiempo que tarda un punto cualquiera en realizar una oscilación completa. Frecuencia, f: es el número de oscilaciones por segundo y por tanto es la inversa del periodo. S-1=Hz s 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Velocidad de propagación, vp: es el desplazamiento efectuado por la onda en la unidad de tiempo. Nº de onda, k: es el número de longitudes de onda que hay en una distancia 2p. rad/m Frecuencia angular o pulsación, w: rad/s 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

7 Ecuación de una onda armónica.
Amplitud Func. armónica seno o coseno hacia la dcha. + hacia la izq. Fase inicial 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

8 Energía de una onda armónica unidimensional.
Tomamos un trozo de longitud Dx que tendrá una masa Dm: Densidad lineal de masa (Kg/m) La energía depende de los cuadrados de la frecuencia y de la amplitud. Si la energía es constante la amplitud también, pero si se disipa energía la amplitud irá disminuyendo. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Potencia (W) La potencia depende de los cuadrados de la frecuencia y de la amplitud, y además de la velocidad de propagación. Ondas circulares: Ondas esféricas: Intensidad (W/m2) 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Ondas esféricas: Potencia (W) La intensidad de una onda se define como la potencia por unidad de superficie. Si no hay perdidas la potencia es constante, pero va repartiéndose en esferas cada vez de mayor radio, por lo que la intensidad disminuirá con el cuadrado de la distancia. Intensidad (W/m2) Superficie de una esfera (m2) Sin embargo la amplitud decae con la distancia. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Interferencia. La interferencia se produce cuando en un punto del espacio coinciden dos ondas, cuyos efectos se sumarán. Supongamos dos ondas idénticas, que parten de focos diferentes y coinciden en un punto. Obviamente habrán recorrido distancias diferentes y por tanto tendrán una diferencia de fase. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Recordemos la fórmula para la suma de senos: Queda: Vemos que es la expresión de una onda en la que la amplitud no es constante, si no que depende del desfase entre las dos ondas iniciales. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Ondas en fase (d=0): La interferencia es constructiva sumándose las dos ondas para dar una de doble amplitud. Esto ocurrirá cuando la diferencia de fase sea 0, 2p, 4p, …, es decir, cuando la diferencia de caminos recorridos por las dos ondas sea un múltiplo de la longitud de onda: Ondas en oposición de fase (d=p): La interferencia es destructiva desapareciendo las dos ondas porque los efectos de una se contrarrestan con la otra. Esto ocurrirá cuando la diferencia de fase sea 0, 3p, 5p, …, es decir, cuando la diferencia de caminos recorridos por las dos ondas sea un múltiplo impar de la mitad de la longitud de onda: 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

14 Ondas estacionarias con extremos libres.
Es un caso particular de interferencia donde una onda interfiere con otra igual a ella que se ha producido al reflejarse la primera, es decir, se trata de dos ondas exactamente iguales que viajan en la misma dirección, pero en sentidos contrarios. Vemos que es la expresión de un m.a.s. en el que la amplitud no es constante, si no que depende de la posición. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Nodos: Son aquellos puntos en los que la amplitud Ar en nula en cualquier instante de tiempo, es decir, que no vibran. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Los nodos se localizan en los múltiplos de la mitad de la longitud de onda. Vientres (o antinodos): Son aquellos puntos en los que la amplitud Ar en máxima en cualquier instante de tiempo, es decir, que vale 2·A. Los vientres se localizan en los múltiplos impares de la cuarta parte de la longitud de onda. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

17 Ondas estacionarias con extremos fijos.
Los extremos son obligatoriamente nodos y entre cada dos nodos tiene que haber un vientre. Aparecen distintas posibilidades que llamaremos armónicos. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo

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Sólo son posibles aquellos armónicos en los que la longitud de la cuerda es un múltiplo de la mitad de la longitud de onda. En cuanto a la frecuencia de cada armónico: Más sobre los armónicos: En el armónico “n” hay n+1 nodos y n vientres. La distancia entre dos nodos consecutivos es igual a l/2. La distancia entre dos vientres consecutivos es l/2. La distancia entre un nodo y el siguiente vientre es l/4. 08/05/2019 Juan Antonio Romano Largo