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ASPECTOS TEÓRICOS DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO - Coggle Diagram
ASPECTOS TEÓRICOS DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO
¿Qué es un movimiento ondulatorio?
Fenómeno observable que se repite cada cierto intervalo de tiempo.
Movimiento ondulatorio: Es la propagación de un movimiento vibratorio a través de un medio. La perturbación que se origina se llama onda. Es una forma de transmisión de energía sin transporte
Movimiento oscilatorio o vibratorio: El movimiento de vaivén de una partícula a ambos lados de un punto de equilibrio
-Movimiento armónico simple ---> Fuerzas restauradoras
Existencia de fenómenos observables que se repiten de forma idéntica cada cierto intervalo de tiempo
Fenómenos Periódicos
De todos los fenómenos periódicos podemos definir:
Frecuencia: número de veces que se repite el fenómeno por una unidad de tiempo (Hz)
Período: Tiempo que tarda el fenómeno en repetirse (s)
Ondas
Las perturbaciones que pueden producir ondas son, entre otras:
-Compresiones y expansiones del terreno (ondas sísmicas)
-Variación de la presión del aire (sonidos)
-Variaciones de campos eléctricos y magnéticos (luz)
-Agitación de una cuerda por uno de sus extremos
Existen, por lo tanto, dos formas de transportar energía por un medio: Mediante partículas o mediante ondas
Tipos de ondas
Según su forma de propagación
Transversales
La onda se propaga en dirección perpendicular a la dirección de la perturbación: Las partículas vibran en dirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Educación física. la onda producida en una cuerda o la luz.
Longitudinales
La onda se propaga en la misma dirección en la que se ha producido la perturbación: Las partículas vibran en la misma dirección en que se propaga la onda. Por ejemplo, el sonido.
Según su naturaleza
Ondas mecánicas o materiales
Son ondas que necesitan medio material para su propagación. Por ejemplo: el sonido, las ondas sísmicas, las ondas producidas en un estanque, etc... Transportan energía mecánica en su propagación. La velocidad de propagación de estas ondas depende de las propiedades mecánicas del medio (sólido o fluido).
Ondas electromagnéticas
Son ondas que no necesitan medio material para su propagación: se pueden propagar por el vacío. Por ejemplo: la luz, las ondas de radio, los rayos X. Transportan energía electromagnética en su propagación.
Según su dirección de propagación
Bidimensionales
Son ondas que se propagan en dos direcciones (plano) como las ondas en un estanque.
Tridimensionales
Son ondas que se propagan en todas las direcciones del espacio, como el sonido y la luz.
Unidimensionales
Son ondas que se propagan en una sola dirección, la energía se propaga unidimensionalmente. Por ejemplo: las ondas provocadas en una cuerda.
Según el número de perturbaciones que se propagan
Pulso
Producido por una perturbación instantánea del medio. Produce una sola onda y cada partícula del medio vuelve a su estado de equilibrio tras ella.
Tren de ondas u onda viajera
Producido por una perturbación continua del medio. Produce muchas ondas y cada partícula del medio se mantiene en movimiento durante un tiempo.
Magnitudes que caracterizan a una onda
Frecuencia (f) (Hz)
Es una propiedad intrínseca del foco emisor y no del medio. De modo que se mantiene constante cuando la onda cambia de medio. Se calcula como la inversa del periodo del movimiento. En una onda armónica podemos distinguir dos frecuencias: la de la onda en su conjunto y la que afecta al MAS que protagoniza cada punto del medio: AMBAS COINCIDEN.
Frecuencia angular (ω) (rad/s)
Se calcule la misma forma que para un MAS. Es una magnitud sin significado físico concreto pero de utilidad en las ecuaciones de onda.
Longitud de onda (λ) (metros)
Es la distancia de separación entre dos puntos del medio alcanzados por el movimiento ondulatorio y que están en el mismo estado de vibración. La longitud de onda de un movimiento ondulatorio depende tanto del medio por el que se propaga la onda como de las características del foco emisor.
Gráficamente se obtienen de la representación y vs x.
Velocidad de propagación o velocidad de fase (vp) (m/s)
Es la distancia que recorre la onda en un tiempo igual al periodo, es decir, el tiempo que tarda la onda en avanzar una longitud de onda.
Posee las siguientes características:
-Depende de las propiedades mecánicas del medio y no del foco emisor
-Los medio sólidos propagan ondas transversales y longitudinales, y en éstos medios la velocidad de propagación aumenta con la rigidez del medio y disminuye con la densidad
-Los medios fluidos solo propagan ondas longitudinales. En estos medios, la velocidad de propagación de una onda depende de su densidad.
-No debe confundir la velocidad de propagación con la velocidad de vibración, que es la velocidad que ha calculado en los MAS derivando la expresión de la elongación en función del tiempo.
Periodo (T) (segundos)
Es el tiempo que tarda un punto del medio en realizar una vibración completa.
Gráficamente se obtienen de la representación y vs t.
Número de ondas (k) (rad/m)
Es el numero de longitudes de onda que contiene una longitud de 2π.
Distancia de separación al foco emisor (metros)
Es la distancia que existe desde el foco emisor de la perturbación a un punto cualquiera de medio alcanzado por el movimiento ondulatorio (se representa con la letra x).
Cresta y valle
Son el punto mas alto y mas bajo de una
onda respectivamente.
Elongación (metros)
Es la separación de un punto del medio de su posición de equilibrio (se representa con la letra y).
Cuando la elongación es máxima hablamos de amplitud. El perfil del movimiento de un punto del medio alcanzado por la perturbación
Otros aspectos
Parámetros asociados al desplazamiento de la onda
Puntos del medio en concordancia de fase y puntos del medio en oposición de fase
Decimos que dos puntos del medio alcanzados por un mismo movimiento ondulatorio están CONCORDANCIA DE FASE o simplemente en FASE si ambos puntos se encuentran en el mismo estado de vibración. Dicho de otro modo, dos puntos del medio estarán en fase cuando entre ellos haya una diferencia de fase que sea 2π rad o un múltiplo entero de 2π rad; o una distancia que sea un múltiplo entero de λ.
Decimos que dos puntos del medio alcanzados por un mismo movimiento ondulatorio están en OPOSICIÓN DE FASE, cuando sus estados de vibración son opuestos. Dicho de otro modo, dos puntos del medio estarán en oposición de fase, cuando entre ellos haya una diferencia de fase de π rad o un múltiplo impar de π rad; o están separados una distancia que sea un múltiplo impar de semilongitudes de onda (λ/2).
Desfase o diferencia de fase
Es la separación en grados, radianes o fracciones de onda de dos puntos del medio alcanzados por el movimiento ondulatorio (por ejemplo, entre una cresta y el valle mas próximo existe una diferencia de fase de 1⁄2 onda, π rad o 180o)