Velocidad de propagación de una onda

MOVIMIENTO ONDULATORIO
Velocidad De Propagación De Una Onda
INDICE
• Introducción
a) Idea de Física... 3
b) Movimiento Ondulatorio. 3
c) Clasificación de las ondas 4
• Relación entre la velocidad y amplitud
• Datos. 5
• Esquema o dibujos.... 5
• Resultados.. 5
• Conclusión... 6
• Relación entre la velocidad y la elasticidad del medio
• Datos. 6
• Esquema o dibujos... 6
• Resultados.. 7
• Conclusión... 7
• Relación entre la velocidad y el grosor del resorte
• Datos 7
• Esquema o dibujos... 8
• Resultados.. 8
• Conclusión . 8
• Conclusión General
a) Conclusión general de la actividad.. 9
• Introducción
a) Idea de Física
La Física es una ciencia natural, cuyo objetivo es describir, analizar y predecir los fenómenos que ocurren en
la naturaleza y que no implican cambios en la estructura de la materia.
Ciencia lo podemos definir como el conocimientos del mundo natural, obtenido mediante la experiencia y la
razón, el cual no permanece estancado, sino que se halla en continuo proceso; los nuevos procesos se van
acumulando a lo largo del tiempo, sólo para verse más tarde sujetos a su vez a revisión.
La ciencia es un producto del hombre, cuya labor nunca es fruto únicamente de la razón, la inteligencia y la
intuición; sino también en algunos casos de la fantasía y a la vez nos indica los medios para ponerlos al
servicio del hombre.
Las ciencias pueden agruparse y clasificarse de diversas formas según sean los fenómenos que estudian.
Aquellas que se ocupan de los fenómenos que ocurren en la naturaleza se denominan Ciencias Naturales.
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Ejemplo: Física, Química, etc
Naturales
Ciencias Sociales
Abstractas
Además, la Física es una ciencia experimental, cuya importancia no sólo radica en la explicación del mundo
físico, sino también en el hecho que es la base indispensable en que se asientan los progresos de otras ciencias
y, en especial, de la técnica. Por ejemplo, las ciencias como la Biología, Astronomía, Química, Geofísica, etc,
se nutren de las leyes y procesos de la Física. De la misma manera la tecnología se nutre de la Física.
b) Movimiento Ondulatorio
Existe una gran cantidad de fenómenos materiales cuyo estudio, descripción y análisis se basan en el
movimiento ondulatorio. Ejemplo: la luz, la televisión, el radar, la radiotelefonía, comunicación vía satélite,
etc. Al igual como en la vida diaria aparecen términos tales como ondas de radio, microondas, ondas sonoras,
etc.
¿Qué es una onda?
Un ejemplo común de movimiento ondulatorio es el que se produce al arrojar una piedra a una poza o pileta
con agua; se observa que se forman una serie de anillos concéntricos que se propagan.
Esta perturbación se denomina onda. Si nos fijamos cuidadosamente se observará que cuando esta onda se
propaga superficialmente el agua agita en cada punto, pero no se desplaza con la onda. Si se coloca un corcho
u otro objeto que flote es un estanque con agua y tiramos una piedra, se forman una serie de ondas que se
propagan concéntricamente desde el punto donde cayó la piedra, pero el corcho se limita a subir y bajar, pero
sin desplazarse del lugar que ocupa.
c) Clasificación de las ondas
Las ondas se pueden clasificar bajo distintos aspectos:
• Relación entre la velocidad y amplitud
• Datos
Para la realización de este laboratorio o actividad fueron necesario dos resortes de diferentes diámetros.
• Tomamos el resorte de mayor diámetro (3,5 cm) por un extremo libre y el otro extremo también fue
tomado por otro compañero. Determinamos en él una tensión, la que mantuvimos constante.
• Producimos en el un pulso y con la ayuda de otro compañero determinamos el tiempo que emplea el
pulso en recorrer el resorte una sola vez
• Calculamos el espacio recorrido por el pulso.
• Cuando teníamos calculado el espacio recorrido por el pulso y el tiempo que tardó en recorrerlo,
calculamos la velocidad de propagación.
• Repetimos la actividad anterior, con el mismo resorte, pero aumentamos la amplitud del pulso.
• Comparamos las velocidades obtenidas.
• Por último, realizamos los pasos anteriores pero ahora con el resorte de menor diámetro (1,7 cm).
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• Esquema o dibujos
• Resultados
• El tiempo que demoró el pulso en recorrer el resorte fue 0,43(s). El espacio recorrido por el pulso
fueron 999 cm ! 9,9m (correspondientes a 9 pastelones del Patio de la Virgen). Esta vez, la amplitud
midió 22cm. La velocidad de propagación fue de 2323,25 cm/s ! 23,02m/s
• Cuando aumentamos la amplitud, el tiempo que demoró el pulso en recorrer el resorte fue 0,54(s). El
espacio recorrido por el pulso se mantuvo igual, pero a diferencia de la vez anterior, la amplitud fue
mayor y midió 44cm. La velocidad de propagación fue de 1850 cm/s ! 18,3 m/s
• Cuando ya habíamos cambiado el resorte grueso por uno delgado, seguimos cada uno de los
procedimientos y obtuvimos los siguientes resultados: el tiempo que demoró el pulso en recorrer el
resorte fue 0,39(s). El espacio recorrido por el pulso fueron 999 cm ! 9,9m. La amplitud midió 22cm.
La velocidad de propagación fue de 2561,53 cm/s ! 25,38 m/s
• Cuando aumentamos la amplitud, el tiempo que demoró el pulso en recorrer el resorte fue 0,50(s). El
espacio recorrido por el pulso se mantuvo igual, pero a diferencia de la vez anterior, la amplitud fue
mayor y midió 44cm. La velocidad de propagación fue de 1998 cm/s ! 19,8 m/s
• Conclusión
Para poder sacar algunas conclusiones de esta actividad, nos plantamos algunas preguntas ¿son iguales las
velocidades obtenidas? ¿Depende la velocidad de propagación de la amplitud de la onda?
Estos dos conceptos están estrechamente relacionados; la amplitud influye directamente en la velocidad de
propagación de la onda. Mientras mayor sea la amplitud, mayor va a ser la velocidad de propagación de una
onda. Si disminuimos la amplitud, la velocidad de propagación también variaría será menor. Las velocidades
de propagación son muy distintas unas de otras.
• Relación entre la velocidad y elasticidad del medio
• Datos
Por intermedio de esta actividad, podemos comprobar si la velocidad de propagación de una onda depende de
la elasticidad del medio, la cual podemos medir mediante la tensión del resorte.
• Tomamos el resorte de mayor diámetro (3,5 cm) por un extremo libre y el otro extremo también fue
tomado por otro compañero. Determinamos en él una tensión.
• Producimos en el un pulso y con la ayuda de otro compañero determinamos el tiempo que emplea el
pulso en recorrer el resorte una sola vez. La diferencia con la actividad pasada es que en esta actividad
aumentamos la tensión del resorte con relación a la tensión de la actividad anterior.
• Calculamos el espacio recorrido por el pulso. La amplitud del pulso siempre fue la misma; nunca
varió.
• Cuando teníamos calculado el espacio recorrido por el pulso y el tiempo que tardó en recorrerlo,
calculamos la velocidad de propagación.
• Comparamos las velocidades obtenidas.
• Por último, realizamos los pasos anteriores pero ahora con el resorte de menor diámetro (1,7 cm).
• Esquema o dibujos
• Resultados
• El tiempo que demoró el pulso en recorrer el resorte fue 0,63(s). El espacio recorrido por el pulso
fueron 1221 cm ! 12,21m (correspondientes a 11 pastelones del Patio de la Virgen). Esta vez, la
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amplitud siempre midió 22cm. Utilizamos esta misma amplitud para toda la actividad. La velocidad
de propagación fue de 1938,09 cm/s ! 19,38 m/s
• Cuando ya habíamos cambiado el resorte grueso por uno delgado, seguimos cada uno de los
procedimientos y obtuvimos los siguientes resultados: el tiempo que demoró el pulso en recorrer el
resorte fue 0,61(s). El espacio recorrido por el pulso fueron 1221 cm ! 12,21m. La amplitud midió
22cm, al igual que antes. La velocidad de propagación fue de 2001,63 cm/s ! 20,01 m/s
• Conclusión
Para poder sacar algunas conclusiones de esta actividad, nos plantamos algunas preguntas: al variar la tensión
del resorte¿qué está variando físicamente? ¿Depende la velocidad de propagación de la elasticidad del medio?
Estos dos conceptos también están estrechamente relacionados; la elasticidad del medio influye directamente
en la velocidad de propagación de la onda. Mientras mayor sea la tensión del resorte, mayor va a ser la
velocidad de propagación de una onda. Si disminuimos la tensión, la velocidad de propagación también
variaría será menor.
Lo que varía físicamente en esta actividad al variar la tensión del resorte es la longitud de este mismo.
Mientras mayor sea la tensión, mayor longitud va tener el resorte.
• Relación entre la velocidad y grosor del resorte
• Datos
Para la realización de este laboratorio o actividad fueron necesario dos resortes de diferentes diámetros.
• Tomamos el resorte de mayor diámetro (3,5 cm) por un extremo libre y el otro extremo también fue
tomado por otro compañero. Determinamos en él una tensión, la que mantuvimos constante.
• Producimos en el un pulso y con la ayuda de otro compañero determinamos el tiempo que emplea el
pulso en recorrer el resorte una sola vez.
• Calculamos el espacio recorrido por el pulso.
• Cuando teníamos calculado el espacio recorrido por el pulso y el tiempo que tardó en recorrerlo,
calculamos la velocidad de propagación.
• Por último, realizamos los pasos anteriores pero ahora con el resorte de menor diámetro (1,7 cm).
• Comparamos las velocidades obtenidas.
• Esquemas o dibujos
• Resultados
• El tiempo que demoró el pulso en recorrer el resorte fue 0,43(s). El espacio recorrido por el pulso
fueron 999 cm ! 9,9m (correspondientes a 9 pastelones del Patio de la Virgen). Esta vez, la amplitud
midió 22cm. La velocidad de propagación fue de 2323,25 cm/s ! 23,02m/s
• Cuando ya habíamos cambiado el resorte grueso por uno delgado, seguimos cada uno de los
procedimientos y obtuvimos los siguientes resultados: el tiempo que demoró el pulso en recorrer el
resorte fue 0,39(s). El espacio recorrido por el pulso fueron 999 cm ! 9,9m. La amplitud midió 22cm.
La velocidad de propagación fue de 2561,53 cm/s ! 25,68 m/s
• Conclusiones
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Podemos concluir también, que la velocidad de propagación dependió también del grosor del resorte. Al
realizar la actividad con el resorte grueso, la velocidad de propagación fue menor. En cambio, al realizarlo con
el resorte delgado la velocidad de propagación fue mayor (más metros por segundo).
• Conclusiones
Basándose en las actividades anteriores, se puede decir que la velocidad de una onda depende de las
características del medio.
Estos resultados nos llevan a concluir que la velocidad de una onda depende de las características
elásticas(tensión), del tamaño de la amplitud de una onda y del grosor del medio utilizado (resorte en este
caso).
Para poder sacar todas estas conclusiones, fue necesario definir y estudiar algunos conceptos, tales como:
Longitud de onda (): es la medida que hay desde el inicio al término de una oscilación por la línea de
equilibrio. La fórmula para calcular la longitud de onda es la siguiente:
Monte: es la parte más alta de la oscilación.
Valle: es la parte más baja de la oscilación.
Amplitud de onda: es la medida que hay entre la línea de equilibrio y un monte o entre la línea de equilibrio
y un valle.
Período (T): es el tiempo que tarda una oscilación completa.
La fórmula para calcular el período es:
Frecuencia (f): es el número de oscilaciones que realiza una onda en un segundo. La fórmula para calcular la
frecuencia es:
Velocidad de propagación (v): Es el cuociente entre la distancia recorrida por el móvil y el tiempo recorrido
por el mismo. En el caso de una onda, la distancia que recorre una onda se refiere a la longitud de onda y el
tiempo al período, por lo tanto:
Todos estos conceptos nos sirven para ir adentrándonos un poco más al mundo de la Física. A través de ésta,
podremos reconocer diferentes fenómenos y podremos estudiar el por qué? de cada uno de ellos.
En este primer laboratorio, pudimos identificar los aspectos que influyen en la velocidad de propagación de
una onda. Esto fue de gran utilidad para nosotros; gracias a esto, se nos ha ido aclarando uno de los aspectos
del mundo de la Física... ciencia que era casi desconocida para nosotros.
Así, podemos definir onda, como una perturbación que viaje en un medio elástico o en el vacío, con una
transmisión de energía sin que exista un desplazamiento de masa.
Ondas
Naturaleza
Número de Oscilaciones
5
Dirección de Propagación
Forma
mecánicas
electromagnéticas
periódica
pulso
longitudinales
transversales
circulares
planas
Se clasifican en
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