Tipos de Ondas: Un Ensayo sobre la Física de las Ondas, Ejercicios de Física

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CORPORACIÓN UNIVERSITARIA REMINGTON

Física II “Ingeniería de Sistemas” Semestre IV Sebastian Solarte Coral ENSAYO "Tipos de Ondas” 22/10/

INTRODUCCIÓN

Las ondas son un fenómeno físico imperceptible que nos rodea y es emocionante saber que se ven reflejadas en la naturaleza del mundo, como las ondas de calor, el microondas, el simple hecho de usar Wifi o realizar una llamada, el Dr. José Amparo Andrade Lucio dice que las ondas tienen mucha importancia en nuestra vida diaria, pues se encuentran en cosas tan sencillas como, en radio comercial AM, FM, de seguridad policiaca, navegación marítima, de televisión satelital o para sistemas de posicionamiento global GPS, etc. [1] Ya científicamente hablando podemos decir que en Física la onda se define como la perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea dicho punto; Las ondas electromagnéticas se pueden clasificar de diversas formas y hoy hablaremos de algunas de ellas. DESARROLLO DEL CONTENIDO Ondas longitudinales: Una onda longitudinal es una onda en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda, estas reciben también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. Un ejemplo de una onda longitudinal es el sonido, lo que se puede observar como una onda senoidal. [2] Estas ondas se deben a las sucesivas compresiones y enrarecimientos del medio, de este tipo son las ondas sonoras como ya se mencionó antes, otro ejemplo de esta es un resorte que se comprime y estira también da lugar a una onda longitudinal. Ondas Sonido: Una onda sonora es una onda expansiva que puede ser percibida por el oído humano,esta se puede generar a partir del aparato fonador humano, mediante máquinas, por animales, etc. Las ondas sonoras están sujetas a las leyes físicas fundamentales de ondas como la reflexión, refracción y absorción. La velocidad con la que se propagan las ondas depende del medio en el que se propaguen.[3] Las ondas de sonido no se pueden propagar en el vacío, ya que necesitan de un medio para hacerlo, eso es precisamente lo que las diferencia, por ejemplo, de las ondas electromagnéticas; Como dato: El margen de frecuencia audible del ser humano se encuentra entre 20 y 20000 hercios. El sonido fuera de este margen se denomina ultrasonido o infrasonido. Intensidad. - Es la cualidad por la que percibimos un sonido FUERTE o DÉBIL. El sonido emitido por un radiorreceptor puede tener demasiada intensidad y ser molesto, por lo que reducimos el volumen, lo cual significa que disminuimos la intensidad del sonido emitido. A

enormes cantidades de energía y las más grandes son capaces de destruir los barcos que encuentran en su camino. El maremoto no necesariamente se produce por acción de los vientos, sino más bien por efecto de algún terremoto debajo de las aguas; el movimiento sísmico empuja una parte del fondo del mar hacia arriba o hacia abajo lo que origina una larga ola la cual avanza y crece, tal es así que cuando llega a Tierra puede medir hasta 30 metros de altura provocando consecuencias dañinas. [6] Ondas Transversal : Son aquellas en las que la oscilación ocurre en una dirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Por el contrario, las ondas longitudinales son las ondas en las que el desplazamiento a través del medio se produce en la misma dirección en que se produce el desplazamiento de la onda. Conviene recordar que las ondas se propagan a través de un medio en virtud de la vibración que causan en las partículas de dicho medio. El ejemplo más típico de onda transversal son las ondas circulares que se propagan por la superficie del agua cuando se lanza una piedra. Aun así, son ondas transversales porque los campos eléctricos y magnéticos asociados a estas ondas son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. [7] Las ondas, ya sean transversales o longitudinales, tienen una serie de características que las determinan. En general, las características más importantes de una onda son las que se explican a continuación: Amplitud de onda (A): Se define como la distancia entre el punto más alejado de una onda y su punto de equilibrio. Dado que es una longitud, se mide en unidades de longitud (habitualmente se mide en metros). Longitud de onda (λ): Se define como la distancia (normalmente medida en metros) recorrida por una perturbación en un intervalo de tiempo determinado. Ejemplos de ondas transversales: [8] Las ondas electromagnéticas son el caso más importante de ondas transversales. Una característica particular es la radiación electromagnética que, contrariamente a las ondas mecánicas requieren un medio por el cual propagarse y no requieren un medio para propagarse y pueden hacerlo en el vacío. [8] Ondas transversales en el agua: Un ejemplo claro es cuando se arroja una piedra (o cualquier otro objeto) al agua. Cuando esto ocurre se producen unas ondas circulares que se propagan desde el lugar en el que la piedra ha impactado en el agua (o foco de la onda). Esto nos permite apreciar cómo la dirección de la vibración que tiene lugar en el agua es perpendicular a la dirección de desplazamiento de la onda.

Onda en una cuerda: Otro ejemplo habitual de onda transversal es el desplazamiento de una vibración por una cuerda. Para estas ondas, la velocidad a la que se propaga la onda por la cuerda estirada viene determinada por la tensión de la cuerda y la masa por unidad de longitud de la cuerda. Así, la velocidad de la onda se calcula a partir de la siguiente expresión: [9] En esta ecuación T es la tensión de la cuerda, m su masa y L la longitud de la cuerda Ondas Luz: Las ondas de luz aunque no son ondas mecánicas, también son ondas transversales y electromagnéticas, es decir propagan su energía por medio de perturbaciones eléctricas y magnéticas que vibran perpendicularmente, son ondas tridimensionales que necesitan energía para producir luz y los objetos adquieren energía al absorber luz. No necesita ningún soporte material, aunque también puede hacerlo a través de la materia; la velocidad en los gases es mayor que en los líquidos y en estos mayor que en los sólidos, en este tipo de onda la luz se propaga en línea recta; a estas líneas rectas las llamamos rayos. [10] La propagación rectilínea de la luz se demuestra en la formación de sombras y la sombra es la zona oscura que aparece cuando la luz encuentra en su propagación un cuerpo opaco. Algunos aspectos a tener en cuenta son: ★ Periodo (valor T) Es el tiempo que tarda un punto alcanzado por la onda en terminar una vibración completa. ★ Frecuencia Inversa del periodo, nos mide el número de ondas que pasan por un punto en la unidad de tiempo. ★ Longitud de onda (representada en las simulaciones por L y normalmente llamada lambda ) es la distancia mínima entre dos puntos que se encuentran en la misma fase. ★ Velocidad de propagación Nos mide el espacio recorrido por unidad de tiempo una fase de la onda. Se cumple que V= L/T. ★ La ecuación de ondas describe el estado de vibración de cualquier punto alcanzado por las ondas en una posición y momento determinados. [10] Ondas Electromagnética: Son la combinación de ondas en campos eléctricos y magnéticos producidas por cargas en movimiento. Es decir, las ondas electromagnéticas son los campos eléctricos y magnéticos. [11] Las ondas electromagnéticas se caracterizan por: ❖ No necesitan de un medio material para la propagación pues se propagan en medios materiales y en el vacío. ❖ Resultan de señales electromagnéticas. ❖ Son ondas transversales y periódicas en el tiempo y el espacio. ❖ En el vacío, la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas de cualquier frecuencia es 3 x 108 m/s. ❖ La longitud de onda es la distancia entre dos picos adyacentes entre las ondas, que se designa con la letra griega lambda λ.

[7] French, A.P. (1971). Vibrations and Waves (M.I.T. Introductory physics series). Nelson Thornes. [8] U. Ingard y W. L. Kraushaar, "Introducción al estudio de la Mecánica, Materia y Ondas". [9] Tipler. (1994) Física. Editorial Reverté. Capítulos 13 y 14. [10] Burch D. S. Fresnel (1985) diffraction by a circular aperture. Am. J. Phys, pp. 255- [11] Extraído de la Web (2020) Onda electromagnética. En: Significados.com. Disponible en: /www.significados.com/onda-electromagnetica [12] F. W. Sears, "Mecánica, movimiento ondulatorio y calor" PDF.