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FISICA DE ONDAS - TUTORIA 2

ONDAS MECANICAS
by

Cristhian Garzon

on 3 October 2012

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Transcript of FISICA DE ONDAS - TUTORIA 2

MODOS
NORMALES
DE UNA
CUERDA ONDAS
ESTACIONRIAS
EN UNA
CUERDA Las ondas estacionarias son el resultado de la interferencia. Cuando dos conjuntos de ondas de igual amplitud y longitud pasan uno a través del otro en direcciones contrarias, las ondas están dentro y fuera de fase entre si, en forma permanente. Esto sucede con una onda que se refleja sobre si misma. Se producen regiones estables de interferencia constructiva y destructiva.



onda estacionaria en una cuerda, extremo fijo en x = 0

La amplitud de la onda estacionaria, A_sw, es dos veces la amplitud A de cualquiera de las ondas viajeras originales Interferencia de Ondas
Condiciones de Frontera
y
Superposicion Descripcion Matematica de
una Onda Ondas Periodicas PRESENTADO POR:

DIEGO SILVA
DIEGO ROMERO
CRISTHIAN GARZON TUTORIA 2
ONDAS MECANICAS Una onda mecánica es una perturbación de las propiedades mecánicas de un medio material (posición, velocidad y energía de sus átomos o moléculas) que se propaga en el medio




Todas las ondas mecánicas requieren:
- Alguna fuente que cree la perturbación.
- Un medio en el que se propague la perturbación.
- Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro. Ondas Mecanicas
(concepto) Considerando la direccion del movimiento de las particulas de la materia, podemos clasificar las ondas mecanicas en:

TRANSVERSALES
LONGITUDINALES Tipos de Ondas
Mecanicas Si tomamos una cuerda estirada y le aplicamos un movimiento vertical en su extremo, estaremos generando un pulso que viajara por la cuerda. Necesitamos una descripción más detallada de las posiciones y los
movimientos de las partículas individuales del medio en instantes específicos durante la propagación de una onda. Para esta descripción, necesitamos el concepto de función de onda, una función que describe la posición de cualquier partícula en el medio en cualquier instante. Nos concentraremos en las ondas senoidales, en las que cada partícula tiene un MAS alrededor de su posición de equilibrio. La rapidez del movimiento ondulatorio periodico se relaciona con la frecuencia y la longitud deonda de las ondas.
Ejemplo: imaginemos el caso sensillo de las ondas en el agua. Si fijaramos los ojos en un punto estacionario de la superficie del agua y observaramos las olas que pasan por el, podriamos medir cuanto tiempo pasa entree la llegada de una cresta y la llegada de la siguiente (periodo), y tambien observariamos la distancia entre las crestas (longitud de onda). Sabemos que la rapidez se define como una distancia dividida entre un tiempo. En este caso la distancia es una longitud de onta y el tiempo es un periodo Rapidez de una Onda
Transversal Es una onda en movimiento que se caracteriza porque sus oscilaciones ocurren perpendiculares a la dirección de propagación. Si una onda transversal se mueve en el plano x-positivo, sus oscilaciones van en dirección arriba y abajo que están en el plano y-z. Ondas Transversales Ondas Longitudinales Una onda longitudinal es aquella en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Existe la posibilidad de que las ondas sean longitudinales y transversales como en un medio es líquido en un canal, como agua en una zanja de irrigación.

Si movemos la tabla plana de la izquierda hacia adelante y hacia atrás una vez, una perturbación de onda viajará a lo largo del canal. En este caso, los desplazamientos del agua tienen componentes tanto longitudinal como transversal. si mantenemos el movimiento al extremo de la cuerda, generaremos un tren de ondas que se propagara a lo largo de la cuerda. si el movimiento es periodico, generaremos un tren de ondas periodico, en el cual cada particula mantendra un movimiento de este tipo. El caso mas sencillo de una onda periodica es una onda armonica, en el cual cada particula se mueve con un M.A.S. Es una onda producida es una sucesión simétrica de crestas y valles.
Suponiendo que movemos verticalmente la cuerda con un movimiento armónico simple (MAS) con: Ondas Periodicas Transversales En el caso de una onda periódica, la forma de la cuerda en cualquier instante es un patrón repetitivo. La longitud de un patrón de onda completo es la distancia entre una cresta y la siguiente, o de un valle al siguiente, o de cualquier punto al punto correspondiente en la siguiente repetición de la forma. Llamamos a esta distancia longitud de onda, denotada con l (la letra griega lambda). El patrón de onda viaja con rapidez constante v y avanza una longitud de onda l en el lapso de un periodo T. Por lo tanto, la rapidez de la onda v está dada por: Para entender la mecánica de una onda periódica longitudinal, consideramos un tubo largo lleno con un fluido, con un pistón en el extremo izquierdo, Si empujamos el pistón, comprimimos el fluido cerca de él, aumentando la presión en esta región. Luego, esta región empuja la región vecina de fluido, y así sucesivamente, de modo que un pulso de onda viaja por el tubo.
Suponga ahora que movemos el pistón con un movimiento armónico simple a lo largo de una línea paralela al eje del tubo. Este movimiento forma regiones en el fluido donde la presión y la densidad son mayores o menores que los valores de equilibrio. Onda Periodica Longitudinal Onda Senoidal
Transversal Onda Senoidal
Longitudinal Es la forma que se describe la posición de cualquier partícula en el medio en cualquier instante. Las Ondas senoidales son las que cada partícula tiene un Movimiento Armonico Simple alrededor de su posición de equilibrio. Funcion de Onda Definiciones: Ecuaciones de
Rapidez Se refiere a lo que sucede cuando dos o mas ondas pasan por la misma región al mismo tiempo Interferencia La interferencia constructiva ocurre cuando en un punto de un medio interfieren ondas que tienen un desplazamiento en la misma dirección. Las ondas se refuerzan mutuamente cuando se superpone una cresta a otra cresta (o un valle a otro valle). Como en la figura de arriba, ambas ondas (la roja y la azul) tienen la forma de una cresta, el medio tiene un desplazamiento hacia arriba que es mayor que el desplazamiento de las dos ondas que interfieren. El desplazamiento del medio es mostrado en color verde. Existen de dos tipos: La interferencia destructiva ocurre cuando en un punto de un medio interfieren ondas que tienen desplazamientos en direcciones opuestas. Las ondas se anulan cuando se superpone una cresta a un valle. Como en la figura de arriba, la onda que tiene la forma de cresta (la roja) tiene un desplazamiento hacia arriba mientras que la onda que tiene la forma de valle (la azul) tiene un desplazamiento hacia abajo, el medio tiene un desplazamiento que es igual a la diferencia de los módulos de los desplazamientos de las dos ondas que interfieren. El desplazamiento del medio es mostrado en color verde. Principio de Superposición Combinar los desplazamientos de los pulsos individuales en cada punto para obtener el desplazamiento real es un ejemplo del principio de superposición: cuando dos ondas se traslapan, el desplazamiento real de cualquier punto de la cuerda en cualquier instante se obtiene sumando el desplazamiento que tendría el punto si sólo estuviera presente la primera onda, con el desplazamiento que tendría si sólo estuviera presente la segunda. Dicho de otro modo, la función de onda y(x, t) que describe el movimiento resultante en esta situación se obtiene sumando las dos funciones de onda de las ondas individuales. Si sujetamos una cuerda a un muro, y agitamos hacia arriba y hacia abajo el otro extremo, se producirá un tren de ondas en la cuerda. El muro es demasiado rígido para moverse, por lo que las ondas se reflejan y regresan por la cuerda. Si se mueve el extremo de la cuerda en forma adecuada, se hacer que las ondas incidente y reflejada formen una onda estacionaria, en la cual unas partes de la cuerda, llamadas nodos, queden estacionarias. Los nodos son las regiones de desplazamiento mínimo o cero, cuya energía es mínima o cero. Consideremos ahora una cuerda de longitud definida L, sujeta rígidamente en ambos extremos. Tales cuerdas se encuentran en muchos instrumentos musicales, como pianos, violines y guitarras. Cuando se pulsa una cuerda de guitarra, se produce una onda en ella; esta onda se refleja una y otra vez en los extremos de la cuerda, formando una onda estacionaria. Ésta, a la vez, produce una onda sonora en el aire, cuya frecuencia está determinada por las propiedades de la cuerda. Un modo normal de un sistema oscilante es un movimiento en el que todas las partículas del sistema se mueven senoidalmente con la misma frecuencia. En el caso de un sistema compuesto por una cuerda de longitud L fija en ambos extremos, cada una de las longitudes de onda corresponde al patrón y a la frecuencia de un posible modo normal. Hay un número infinito de modos normales, cada uno con su frecuencia y patrón de vibración característicos. La figura 15.26 muestra los primeros cuatro patrones de modo normal y sus respectivas frecuencias y longitudes de onda. En contraste, un oscilador armónico, que sólo tiene una partícula oscilante, tiene un solo modo normal y una sola frecuencia característica. PREGUNTAS
GENERADORAS 1. Cómo se llama un meneo en el espacio y el tiempo?

Entendemos un movimiento de ida vuelta en el espacio y el tiempo, el nombre que recibe es: MOVIMIENTO OSCILATORIO.
Un ejemplo posible sería el movimiento oscilatorio armónico. Su denominación, indica no sólo que existe un meneo, sino también "cómo" es, ese meneo, cuando nos referimos al periodo estamos hablando de cuánto tarda una oscilación que sería el tiempo, y si se habla de espacio se habla del punto de equilibrio que tiene la onda.
2. Cómo es una curva senoidal en relación con una onda?
En una onda se llama curva senoidal ya que la función seno graficada en un plano (x,y) representa el movimiento de una onda, la función seno representa una oscilación lo cual es una onda, la cual tiene valle, cresta y amplitud, periodo frecuencia y se mueve paralela mente en el eje, y esta tiene un punto de equilibrio, estas funciones se pueden representar en líquidos, gases, magnetismo, etc.
3. Cómo se relacionan el periodo y la frecuencia de una onda?
La relación es que el periodo es el intervalo de tiempo necesario para formar una onda completa y la frecuencia es el número de siclos que se forman por unidad de tiempo, la forma que representa estas funciones son:
De la anterior podemos decir que frecuencia= uno / periodo T, y esta fórmula nos dice cuál es la cantidad de ciclos que realiza la onda en 1 segundo y cuanto se demora haciendo estos ciclos. 4. Señala la diferencia que existe entre amplitud y longitud de onda?
La longitud de onda es la distancia entre dos puntos, ya sea entre cresta y cresta, entre valle y valle, o entre 2 nodos no consecutivos y se representa con la letra lambda ()
La amplitud de onda es el máximo desplazamiento que tiene la onda desde su posición de inicio o punto de equilibrio y se representa con la letra ()
5. Se mueve con una onda el medio que la transmite?

No el medio que transmite no se mueve con la onda, lo único que viaja en la onda es la energía que se transmite, y las partículas que integran la onda tienen un movimiento hacia arriba y hacia abajo pero nunca un desplazamiento por el eje. 6. Cómo se relaciona la rapidez de una onda con su frecuencia y su longitud de onda?

En este caso se relaciona en una forma una ecuación, en el caso de una onda periódica la forma de la cuerda en cualquier instante es un patrón repetitivo, la longitud de un patrón de onda completo es la distancia entre un valle a otro valle, una cresta a otra cresta o de un punto a otro punto, llamamos a esto distancia longitud de onda denotada con la letra griega lambda (λ), el patrón donde viaja con rapidez constante V y viaja una longitud de onda (λ) en el lapso de un periodo T por lo tanto la rapidez de onda V está dada por: 7. ¿Señala la diferencia que existe entre una onda transversal y una longitudinal?

La diferencia entre una onda transversal y una onda longitudinal es el desplazamiento de las partículas, en las transversales el desplazamiento es perpendicular y en las longitudinales el desplazamiento es en la misma dirección de la onda. 8. Es posible tener una onda longitudinal en un hilo estirado?

No es posible ya que una onda longitudinal es solo para líquidos que están estancada, ej. Un amortiguador, un pistón en un cilindro de agua, para este hilo estirado podríamos utilizar un movimiento transversal.

9. Es posible tener una onda transversal en una barra de acero?

No es posible ya que la barra e acero no es elástica y no tendría un movimiento senoidal muy notable. GRACIAS
POR LA
ATENCION
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