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ONDAS Y ACUSTICA

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william yael vallejo ruano

on 14 July 2015

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Transcript of ONDAS Y ACUSTICA

Estaciones sucesivas de ondas estacionarias en una cuerda estirada.
Ondas estacionarias en una cuerda
Modos normales de
una cuerda
En una onda que viaja por la cuerda, la amplitud es constante y el patrón de la onda se mueve con rapidez igual a la rapidez de la onda. Aquí, en cambio, el patrón
de la onda permanece en la misma posición en la cuerda, y su amplitud fluctúa. Hay ciertos puntos llamados nodos que nunca se mueven. A la mitad del camino entre los nodos hay puntos llamados antinodos donde la amplitud de movimiento es máxima. Dado que el patrón no parece estarse moviendo a lo largo de la cuerda, se denomina
onda estacionaria.
ONDAS Y ACUSTICA
Cuando dos ondas que se propagan en sentidos opuestos infieren, se produce una situacion muy curiosa: la onda resultante tiene una amplitud que varia de punto a punto, pero cada uno de los puntos oscila con MAS, y en frase con los demás, dando lugar a lo que se conoce como ondas estacionarias.

Las ondas estacionarias pueden observarse en una cuerda sujeta por ambos extremos en la que se produce una vibracion. La onda que viaja hacia la derecha se encuentra con la que se refleja en el extremo fijo y se produce la interferencia de ambas.

El principio de superposición explica cómo la onda incidente y la reflejada se combinan para formar una onda estacionaria.

Hemos descrito ondas estacionarias en una cuerda sujeta rigidamente por un extremo. No supusimos nada acerca de la longitud de la onda ni de lo que sucedia al otro extremo. Consideremos ahora una cuerda de longitud definida L, sujeta rigidamente a ambos extremos. Tales cuerdas se encuentran en muchos instrumentos musicales, como pianos, violines y guitarras. Cuando se pulsa una cuerda, 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 esta determinada por las propiedades de la cuerda.
Para entender estas propiedades de las ondas estacionarias en una cuerda fija en ambos extremo, veamos primero lo que sucede cuando establecemos una onda senoidal en una cuerda así. La onda estacionaria que resulta debe tener un nodo en ambos extremos de la cuerda. En la seccion anterior, vimos que nodos adyacentes estan separados media longitud de onda.
Un modo normal de un sistema oscilatorio es la frecuencia a la cual la estructura deformable oscilará al ser perturbada. Los modos normales son también llamados frecuencias naturales o frecuencias resonantes. Para cada estructura existe un conjunto de estas frecuencias que es único.
Es usual utilizar un sistema formado por una masa y un resorte para ilustrar el comportamiento de una estructura deformable. Cuando este tipo de sistema es excitado en una de sus frecuencias naturales, todas las masas se mueven con la misma frecuencia. Las fases de las masas son exactamente las mismas o exactamente las contrarias. El significado práctico puede ser ilustrado mediante un modelo de masa y resorte de un edificio. Si un

edificio. Si un terremoto excita al sistema con una frecuencia próxima a una de las frecuencias naturales el desplazamiento de un piso (nivel) respecto de otro será máximo. Obviamente, los edificios solo pueden soportar desplazamientos de hasta una cierta magnitud. Ser capaz de representar un edificio y encontrar sus modos normales es una forma fácil de verificar si el diseño del edificio es seguro. El concepto de modos normales también es aplicable en teoría ondulatoria, óptica y mecánica cuántica.
En terminos físicos, las ondas estacionarias son producidas por la interferencia (superposicion) de ondas y sus reflexiones. La forma geometrica del medio determina cual será el patrón de interferencia, o sea determina la forma de la onda estacionaria. Esta de pendencia en el espacio es llamada un MODO NORMAL.

Efecto doppler
Quizas usted habra notado que, cuando un coche se acerca tocando el claxon, el tono parece bajar al pasar el coche. Este fenomeno, descrito por primera vez por el cientifico austriaco del siglo XIX Christian Doppler, se llama efecto Doppler. Cuando una fuente de sonido y un receptor estan en movito relativo, la frecuencia del sonido oido por el receptor, no es el mismo que el de la frecuencia fuente.
Con la finalidad de analizar el efecto Doppler para el sonido, deduciremos una relacion entre el cambio de frecuencia, y las velocidades de la fuente de sonido y el receptor relativas al medio (usualmente el aire) por el que se propaga las ondas sonoras . Por sencille, solo consideramos el caso especial en que las velocidades de la fuente y el receptor estan a lo largo de la linea que los une.
Receptor en movimiento
Imaginemos, un receptor que se mueve hacia una fuente estacionaria oye una frecuencia mas alta que la frecuencia fuente, por que la rapidez de la onda relativa el receptor es mayor que la rapidez de la onda relativa al medio.
Ondas de choque
Una onda de choque es una onda de presion abrupta producida por un objeto que viaja mas rapido que la velocidad del sonido en dicho medio, que atravez de diversos fenomenos produce diferencias de presion extremas y aumento de la temperatura. La onda de presion se desplaza como una onda de frente por el medio.
Una de sus caracteristicas es que el aumento de presion en el medio se percibe como explosiones.
Tambien se aplica el termino para designar a cualquier tipo de propagacion ondulatoria, y que transporta, por lo tanto energia atravez de un medio continuo o el vacio, de tal manera que su fuente de onda comporta un cambio abrupto de las propiedades del medio.
Conforme la velocidad del avion se acerca a la velcidad del sonido, la longitud de onda se acerca a cero y las crestas de la onda se apilan. El avion debe ejercer una fuerza grande para comprimir el aire frente a el; por lo tanto hay un aumento considerable en el arrastre aerodinamico comforme el avion se acerca a la velocidad del sonido; se trata de un fenmeno llamado "barrera del sonido".
Cuando es mayor la velocidad de la fuente que la del sonido, la fuente del sonido es supersónica.
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