FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Tema 7. Fenómenos ondulatorios.

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1 FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Tema 7. Fenómenos ondulatorios.
Escuela Politécnica Superior Universidad de Sevilla FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Tema 7. Fenómenos ondulatorios. Ondas electromagnéticas. Prof. Norge Cruz Hernández

2 Tema 7.Fenómenos ondulatorios. Ondas electromagnéticas. (2horas)
7.1 Introducción 7.2 Ecuación de ondas en una dimensión. Ondas armónicas. 7.3 Ondas electromagnéticas. Potencia e intensidad de la onda electromagnética. 7.4 Espectro electromagnético. 7.5 Interferencia, Difracción y Polarización.

3 Bibliografía Clases de teoría:
- Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman ISBN: , Ed. 9 y 11. Clases 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.

4 7.1 Introducción Onda: perturbación que se traslada en un medio Una gota de agua, al caer al agua genera una perturbación que se traslada por toda la superficie del agua.

5 Un “tsunami” es como una gran gota de agua que produce una gran perturbación que mueve una gran cantidad de agua en forma de ola.

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7 Los terremotos son el resultado de una onda sísmica

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

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

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

11 ondas electromagnéticas planas
El plano de la figura divide en dos partes todo el espacio 3D. A la izquierda del plano tenemos una región con campos eléctrico y magnético constantes. A la derecha del plano no existe campo en el espacio. El plano se mueve en la dirección del eje x y en el sentido de aumento de las x. comprobaremos esta perturbación cumple con las ecuaciones de Maxwell

12 algunas conclusiones - 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.

13 ecuación de onda velocidad de la onda

14 ondas electromagnéticas armónicas
ecuación de onda número de onda frecuencia angular

15 dirección del movimiento de la onda
están en fase

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

18 ondas electromagnéticas en la materia
Ley de Ampere Ley de Faraday ecuación de onda

19 energía y cantidad de movimiento de la onda electromagnética

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21 es la energía que transporta la onda por unidad de tiempo y unidad de área

22 Vector de Pointing. Introducido por el físico John Pointing (1852-1914).
Indica el flujo por unidad de área y unidad de tiempo en una dirección perpendicular a la dirección de desplazamiento de la onda.

23 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).

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

25 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.

26 7.5 Interferencia, Difracción y Polarización.
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

27 REFLEXIÓN

28 REFLEXIÓN

29 interferencia constructiva
interferencia destructiva

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31 ondas estacionarias

32 ondas electromagnéticas estacionarias

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34 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.

35 Los terremotos son el resultado de una onda sísmica