FÍSICA DE ONDAS

AUTORES

 Eliseo Moldes Martínez  NP: 552977

 Pablo Martínez Reiriz      NP: 551894

 Javier Lisbona Pastor     NP: 550572

ÍNDICE

AUTORES

INTRODUCCIÓN

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

ELEMENTOS DE UNA ONDA

TIPOS DE ONDAS

FENÓMENOS DE ONDAS

EJEMPLOS REALES DE ONDAS

DESCRIPCIÓN MATEMÁTICA

VÍDEOS SOBRE LA FÍSICA DE ONDAS

RESONANCIA CON DOS COPAS Y ARENA

BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIÓN

  En física, una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio (densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético) que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio puede ser de naturaleza diversa (aire, agua, metal o el vacío)

  La propiedad del medio en la que se observa la particularidad se expresa como una función tanto de la posición como del tiempo:

  Matemáticamente se dice q dicha función es una onda si verifica la ecuación de ondas:

donde v es la velocidad se propagación de dicha onda.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

  Una vibración puede ser definida como un movimiento de ida y vuelta alrededor de un punto de referencia. Las características necesarias y suficientes que caracterizan una onda son algo flexibles.

  Una onda suele ser entendida como el transporte de perturbaciones en el espacio, siendo éste un medio en el que pueden producirse y propagarse dichas perturbaciones a través de él. La energía de una vibración se va alejando de la fuente en forma de una perturbación que se propaga en el medio, siendo ésto un problema en la onda estacionaria donde la transferencia energética se propaga en ambas direcciones por igual, o en ondas electromagnéticas en el vacío, donde el concepto de medio no puede ser aplicado

PROPIEDADES ESPECÍFICAS DE ONDAS:

  La teoría de ondas es una rama de la física que se ocupa de las propiedades de los fenómenos ondulatorios independientemente de su origen físico. Aunque el estudio de sus características no depende del tipo de onda, los distintos orígenes físicos que provocan su aparición  les confieren propiedades muy particulares, distinguiendo unas de otras.

  Diferencias entre ondas:

• Acústicas - Ópticas: las ondas sonoras están relacionadas con aspectos mas mecánicos que las  ondas electromagnéticas ( que gobiernan los fenómenos ópticos). Aspecto como masa, cantidad de movimiento, inercia o elasticidad que en las ópticas no tiene mayor relevancia. 

  De esta manera, diremos que las diferencias en el origen o naturaleza de las ondas producen ciertas propiedades que caracterizan cada onda, produciendo distintos efectos en el medio en que se propagan.

  PROPIEDADES GENERALIZADAS DE ONDAS:

  Teniendo en cuenta el origen el origen mecánico de las ondas sonoras, pueden propagarse en el espacio-tiempo solamente si el medio no es infinitamente rígido ni infinitamente flexible ya que de este modo no podría producirse el movimiento ondulatorio.

  

  De otro modo, si todas las partes fueran independientes no se transmitiría la vibración y tampoco tendría lugar el movimiento ondulatorio. esto no tiene sentido para ondas que no requieren de un medio.

  Para una misma onda, la fase de vibración (estado de perturbación en que se encuentra una determinada parte del medio) es diferente para puntos adyacentes en el espacio, ya que la vibración llega a éstos en tiempos distintos. 

  

  

ELEMENTOS DE UNA ONDA

• Cresta: es el punto más alto de dicha amplitud, o punto máximo de saturación de la onda. 
• Período: es el tiempo que tarda la onda de ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.
• Amplitud: es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.
• Frecuencia: número de veces q es repetida dicha vibración. Es una simple repetición de valores por un período determinado.
• Valle: es el punto más bajo de una onda.
• Longitud de onda: distancia que hay entre dos crestas consecutivas de dicho tamaño.
• Nodo: punto de equilibrio entre la onda.

TIPOS DE ONDAS

 EN FUNCIÓN DEL  MEDIO EN EL QUE SE PROPAGAN

• Ondas mecánicas: necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. No existe transporte neto de materia, ya que las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo. La velocidad puede verse afectada por algunas características del medio (homogeneidad, elasticidad, densidad y temperatura). En este tipo de ondas están contenidas las ondas elásticas, sonoras y de gravedad.

• Ondas electromagnéticas: se propagan por el espacio (no necesitan un medio) pudiendo hacerlo por el vacío. Ésto se debe a que son producidas por oscilaciones de un campo eléctrico, en relacion a uno magnético asociado. Su velocidad aproximada es de 300000 Km/s.

• Ondas gravitacionales: perturbaciones que alteran la geometría del espacio-tiempo. Técnicamente no podemos decir que se desplacen por ningún espacio aunque es común representarlas viajando en el vacío.

  EN FUNCIÓN DE SU PROPAGACIÓN

• Ondas unidimensionales: se propagan a lo largo de una sola dirección en el espacio (ondas en muelles o cuerdas). Si se propaga en una única dirección, sus frentes de onda son planos y paralelos.

• Ondas bidimensionales o superficiales: se propagan en dos direcciones y puede hacerlo en cualquiera de las direcciones de una superficie por ello también se denominan ondas superficiales.

• Ondas tridimensionales o esféricas: se propagan en tres direcciones, sus frentes de onda son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas las direcciones.

  EN FUNCIÓN DE LA DIRECCIÓN DE PERTURBACIÓN

  Las ondas periódicas están  caracterizadas por crestas y valles y normalmente se categorizan como longitudinales o transversales.

•   En una onda transversal las vibraciones son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda (ondas de una cuerda y electromagnéticas)

•   En una onda longitudinal las vibraciones son paralelas a la dirección de propagación de las ondas (ondas sonoras)

•    Cuando existe una combinación entre ondas transversales y longitudinales aparecen caminos orbitales en la superficie del medio:

  EN FUNCIÓN DE SU PERIODICIDAD

• Onda periódica: la perturbación local que la origina se produce en ciclos repetitivos (onda senoidal)

• Onda no periódica: la perturbación que la origina se da aisladamente, o si se repite, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes (pulsos).