Información importante. 1. Ondas 2. Propiedades de una

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2.
Amplitud (A) [m] Puede decirse que es la altura de la onda. Es la máxima
distancia que alcanza un punto al paso de las ondas respecto a su posición de
equilibrio (o la distancia a la que se encuentra el antinodo).
Información importante.
Aprendizajes esperados: Es guı́a constituye una
herramienta que usted debe manejar para poder
comprender los conceptos de:
Periodo (T) [s] Tiempo que tarda la partı́cula en describir una oscilación completa (o completar una longitud de onda). Sus unidades de medida son las de
tiempo, siendo la más usada el segundo.
Clasificación de ondas
Interferencia
Modos normales
1.
Propiedades de una onda
Frecuencia (f ) [1/s] Es el número de ciclos por unidad de tiempo. Generalmente se mide en hertz (Hz) siendo un hertz equivalente a una vibración por
segundo. Por ello, también se utiliza el s-1 como unidad para medir la frecuencia.
La frecuencia de una onda es la inversa de su perı́odo T, que es el tiempo que
tarda en avanzar una distancia igual a su longitud de onda.
Ondas
Longitud de onda (λ) [m]: La longitud de onda es la distancia entre dos
crestas consecutivas. Como todas las distancias, se mide en metros, aunque dada
la gran variedad de longitudes de onda que existen suelen usarse múltiplos como el
kilómetro (para ondas largas como las de radio y televisión) o submúltiplos como
el nanómetro o el Angstrom (para ondas cortas como la radiación visible o los
rayos X).
Una onda es una perturbación que se propaga en un medio material o incluso en
el vacı́o y se repite periódicamente (si es que es una sola perturbación, decimos que
es un pulso). A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que pueden
originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante.
Velocidad de propagación de una onda (v) [m/s] Es la velocidad con la
que avanza la onda en su sentido de propagación. Se denota por v y se obtiene
haciendo el producto de entre su frecuencia y su longitud de onda (o el cuociente
con el perı́odo). Éste valor depende además, del medio por el cual se propaga (la
luz no tiene la misma velocidad en el aire que en el agua, o el vacı́o).
v=
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Nicolás Soto Muñoz
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1
λ
=λ·f
T
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3.
3.1.
Clasificación de las ondas
Según su naturaleza
Mecánicas: Se propagan a través de un medio material, en el cual son los medios
que los constituyen lo que oscila. Algunos ejemplos son: una onda a lo largo de
una cuerda, las olas en un lago o en el mar, ondas sı́smicas y el sonido en el aire
o en el agua.
Electromagnéticas: o requieren un medio material, pudiendo desplazarse en el
vacı́o. Ejemplos: la luz, ondas de radio, rayos x, microondas, rayos ultra violeta,
entre otras.
3.2.
4.
Es el fenómeno ondulatorio que se presenta cuando en un punto incide más de
una onda. Se manifiesta porque en dicho punto, la elongación (amplitud) de la
onda resultante es la suma de las elongaciones de las ondas incidentes.
Por ejemplo, si tuviéramos dos ondas de igual amplitud A, frecuencia f y en fase
(digamos que parten al mismo tiempo), entonces ambas ondas se suman, tal como
muestra la imagen. A este proceso le llamamos interferencia constructiva.
Según la dirección de oscilación
Transversales: En ellas la dirección de la oscilación es perpendicular a la dirección de propagación (si colocamos un corcho sobre el agua, notaremos que éste
oscila verticalmente, aunque vemos que la ola se ’desplaza’ horizontalmente).
Longitudinales: Son aquellas en las cuales la dirección de oscilación del medio
es igual a la dirección de propagación de la onda.
3.3.
Según su sentido de propagación:
Viajeras: La propagación de esta onda se realiza en un único sentido. Ejemplo:
las ondas de TV, la luz que llega de las estrellas, entre otras.
Estacionarias: estas ondas resultan de dos ondas viajeras que se propagan en
sentidos contrario. Una onda estacionaria se forma cuando una onda viajera incide sobre un punto fijo, obligándola a devolverse, pero invertida respecto de la
primera (como una cuerda atada a una pared). Ambas ondas, la incidente y la
reflejada, se combinan en forma precisa, dando origen a una onda que pareciera
estar detenida con lugares de vibración nula (amplitud mı́nima), llamados nodos
(’N’ en la imagen) y lugares de vibración máxima (amplitud máxima), llamados
antinodos (’V’ en la imagen), separados por media longitud de onda (ver imagen).
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Interferencia
2
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Mientras que si esas mismas ondas, estuviesen desfasadas tal que el máximo
(cresta) de una onda se cancele con el mı́nimo (valle) de la otra, como se ve en la
segunda imagen, entonces tenemos interferencia destructiva.
Como se ve claramente en la imagen, a medida que van aumentando los nodos,
aumentan los ciclos, y por ende, la cantidad de longitudes de onda que alcanza a
repetir antes de devolverse, de la forma:
λ
2
De esta manera, la longitud de onda, dependiendo de los nodos que haya en la
onda, queda de la siguiente manera:
L=n
5.
Propagación en una cuerda
λ=
Consideremos una cuerda fija por ambos extremos (como una cuerda de guitarra) y un dispositivo externo la hace vibrar (como su dedo o uñeta). La vibración
avanza por la cuerda al mismo tiempo que regresa luego de ’rebotar’ con el otro
extremo, de esta manera, se crean ondas estacionarias, que dependiendo de la
frecuencia de vibración, será cuántos nodos tiene y cuántas longitudes de onda
alcanza a completar.
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2L
n
Y ya que la velocidad viene definida por v = f ·λ podemos despejar la frecuencia,
y encontrar las frecuencias fundamentales de la cuerda:
f =n
3
v
2L
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6.
Ejercicios
a) Sólo I
b) Sólo II
1. Una onda se propaga a lo largo de una cuerda inextensible, de modo que en
0,5 seg recorre 13,5 m como indica la figura. Entonces su longitud de onda es:
c) Sólo III
d ) Sólo I y II
a) 4, 5[m]
e) I, II y III.
b) 6[m]
c) 9[m]
5. En una onda, el valor de la velocidad de propagación de ésta depende de:
d ) 13, 5[m]
I. La longitud de onda
e) 27
II. El medio por el cual se propaga
III. El número de ciclos por segundo
2. La frecuencia de una onda en el problema anterior es:
a) 15[Hz]
a) Sólo I
b) 3[Hz]
b) Sólo II
c) 1, 5[Hz]
c) Sólo III
d ) 6[Hz]
d ) I, II y III
e) 9[Hz]
e) Ninguna de las anteriores.
3. Si la longitud de una onda sonora en un medio A es de 2 m y en un medio
B el mismo sonido se propaga con una longitud de onda de 8 m ¿Cuál es la
relación entre la velocidad en el medio A respecto del medio B?
6. Si una onda tiene frecuencia de 10 Hz, implica que ésta efectúa:
a) 10 oscilaciones en 10 segundos
b) 1 oscilación en 10 segundos
a) 2 : 3
c) 20 oscilaciones en 5 segundos
b) 1 : 2
d ) 10 oscilaciones en 1 segundo
c) 1 : 4
e) Ninguna de las anteriores
d) 3 : 4
e) Se requiere información adicional.
7. Si en un sistema que vibra la frecuencia de oscilación aumenta, entonces el
sistema necesariamente:
4. Dos ondas de igual frecuencia necesariamente tienen igual:
I. Velocidad de propagación
a) Disminuye su amplitud
II. Perı́odo
b) Disminuye su periodo
III. Amplitud
c) Aumenta su amplitud
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d ) Aumenta su periodo
e) Ninguna de las anteriores
8. Las olas del mar pueden ser consideradas como ondas:
a) Estacionarias
b) Electromagnéticas
c) Longitudinales
d ) Transversales
e) Unidimensionales
7.
Respuestas
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