1° Medio Unidad 1: El Sonido Concepto de onda: 1.- ¿Qu es na onda?
Perturbació Perturbación n de un medio que se propaga propaga a través través del espacio transportand transportandoo energía. energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal, el espacio o el vacío. 2.- ¿Cómo se clasifican las ondas? 2.1.- at!ale"a de la pe!t!#ación: $ndas mec%nicas: Las cuales necesitan ne cesitan un medio material para propagarse.
Ej. El sonido. $ndas elect!oma&nuticas: Las cuales no necesitan un medio materia para propagarse.
Ej. Ondas de radio. 2.2.- 'i!ección de oscilación de las moluclas en el medio: $ndas $ndas (!ans) !ans)e! e!sal sales: es: La dire direcc cció ión n en que que vibr vibran an las las molé molécu cula lass del del medi medioo mate materi rial al es
perpendicular a la dirección en que se propaga la onda. $ndas *on&itdinales: La dirección en que vibran las moléculas del medio material es igual a la dirección de propagación de la onda. 2.+.- Sentido de p!opa&ación de la onda: $ndas )ia,e!as: Se propagan libremente transportando energía a otros lugares del espacio, la
onda se propaga partiendo de una uente. $ndas estaciona!ias: Se orman cuando una onda viajera se releja invertida respecto de la onda incidente. !e esta orma la onda proveniente de la uente " la rele#ión de ella se superponen originando una onda que pareciera estar ija.
Conceptos !elacionados con las ondas: 1.- e!iodo de na onda (/: $l tiempo que se demora en producirse una perturbación.
Entenderemos como sinónimo de perturbación a un ciclo, una oscilación o una vibración. Se mide en segundos. 2.- $nda e!iódica: %na onda periódica es cuando se producen ciclos iguales en tiempos iguale iguales. s. %na onda onda por lo gener general al se repres represent entaa gr&ic gr&icame amente nte por una curva curva denom denomina inada da sinsoide " es valida para cualquier tipo de onda. +.- 0mplitd 0mplitd:: 'orresponde a la distancia entre la linea de equilibrio " la prolongación m&#ima de la onda. Se mide en metros. 'orres espo pond ndee a la dist distan anci ciaa linea lineall entr entree tres tres nodo nodoss ..- *on&it n&itd d de onda nda (/: 'orr consecutivos. )ambién se acostumbra deinir como la distancia entre dos montes consecutivos *dos anti+nodos. .- 3!ecen 3!ecencia: cia: 'orresponde al n-mero de ciclos o vibraciones que se produce en un tiempo determinado. Si el tiempo se mide en segundos la recuencia re cuencia se mide en ertz *z. * z. / z 0 /1s 0 s+/ Para movimientos periodicos2 3 0 n.4 de ciclos *vibraciones tiempo *s
) 0 tiempo *s n.4 de ciclos 3 5 ) 0 / *6nverso multiplicativo 4.- 5apide" de na onda )/: Se deine como el cociente entre la longitud de onda
*distancia " el tiempo que demora en producirse un ciclo. v0( )
v 0 (5 3
!opiedades de las ondas: 1.- 5efle6ión de ondas: %na onda se releja cuando se encuentra con un uevo medio "
rebota contra él " se devuelve al medio del cual provenía entonces, decimos que la onda se 7a relejado. *e7 de !efle6ión
La medida del &ngulo de incidencia es igual a la medida del &ngulo de rele#ión, ambos medidos respecto a la normal *línea imaginaria perpendicular a la supericie del otro medio. 2.- 5ef!acción de ondas: %na onda se reracta cuando pasa de un medio a otro " cambia
su dirección. Si ingresa perpendicular al nuevo medio se dice que se transmite solamente. 'uando la onda se reracta, mantiene su recuencia *" periodo, pero cambia su rapidez " longitud de onda. La recuencia se mantiene debido a que la uente no cambia. %n ejemplo com-n es la de ver el l&piz doblado dentro de un vaso con agua. +.- 8nte!fe!encia de ondas: 'uando dos o m&s ondas se encuentran o pasan por la
misma región de un medio, se atraviesan mutuamente " contin-an sin alteración. 8ientras est&n en la misma región, decimos que las ondas se interieren. La intererencia se e#plica con el principio de superposición. !incipio de spe!posición
En cualquier momento, la orma de la onda de dos o m&s ondas en intererencia est& dada por la suma algebraica de los desplazamientos de las ondas individuales en casa punto del medio. Lo anterior quiere decir, que en el caso que se intercepten dos ondas, las amplitudes de estas se sumar&n, aquí se puede destacar la intererencia constructiva total, en donde ambas se suman completamente, " la intererencia destructiva total, en donde al sumarse el resultado es cero. .- 'if!acción de ondas: La diracción se reiere a la le#ión de ondas en torno al borde
de un objeto. En general, los eectos de la diracción sólo son e#istentes cuando el tama9o del objeto o la abertura que diracta es apro#imadamente igual o menor que la longitud de la onda.
El Sonido: El sonido es una perturbación que se transmite a través de un medio en orma de onda longitudinal. )iene su origen en las vibraciones. %n diapasón en vibración perturba el aire, produciendo regiones alternadas de alta presión *condensaciones " regiones de baja presion *rareracciones, que orman ondas sonoras.
La recuencia del sonido se divide en tres sectores, la inrasónica: la cual va desde los ; z 7asta los <; z " no es audible para los seres 7umanos, la $udible que va desde los <; z 7asta los <; =z, " la %ltrasónica, que es superior a los <; =z. 5apide" del Sonido
La rapidez del sonido depende undamentalmente de la elasticidad " densidad del medio. Los sólidos son, en general, m&s el&sticos que los líquidos, que a la vez son m&s el&sticos que los gases. La rapidez del sonido es entre > " < veces m&s r&pida en sólidos que en líquidos, " entre /? " /; veces m&s r&pido en sólidos que en gases como el aire. @apidez del sonido en el $luminio2 @apidez del sonido en el $gua2 @apidez del sonido en el $ire2
?/;; m1s /?;; m1s A>; m1s
5apide" del sonido en el 0i!e
La temperatura inlu"e en la rapidez del sonido. Para temperaturas ambientales normales se usa la siguiente e#presión2 v 0 *AA/ B ;,C 5 ) *m1s 8ntensidad del sonido
El movimiento ondulatorio implica la propagación de energía. La razón de la transerencia de energía se e#presa en el termino intensidad. La unidad de medida con la cual se e#presa en el D1m, " actualmente se utiliza el decibel *dF 6ntensidad 0 Energía 1 )iempo 0 Potencia Grea Grea Um#!al de 0dición: 6ntensidad mínima que puede ser percibida por el ser 7umano. *;
dF Um#!al de dolo!: 6ntensidad m&#ima que puede percibir el ser 7umano con sensaciones
de dolor. */<; !b 5efle6ión del sonido
El eco es quiz&s el ejemplo m&s conocido de rele#ión del sonido. El ser 7umano puede dierenciar un sonido de otro si se produce con una dierencia de una décima de segundo, para percibir el eco de su voz, una persona debe encontrarse a una distancia mínima de /H metros del lugar de rele#ión. 5e)e!#e!ación en el Sonido
Permanencia del sonido en un espacio m&s o menos cerrado, tras cesar la uente sonora. 'onsiste en la combinación de varias ondas de sonido relejadas que alcanzan el oído de un escuc7a en dierentes momentos. 5ef!acción del Sonido
Las condiciones requeridas para que el sonido sea reractado son2 una capa de aire m&s rio cerca del suelo o el agua, " una capa de aire m&s caliente arriba que ella. Si el aire rio se encuentra cerca del suelo, la onda se inclinar& 7acia abajo. 8ientras que sí 7a" aire caliente cerca del suelo, la onda se inclinar& 7acia arriba.
'if!acción del Sonido
El sonido puede ser diractado alrededor de esquinas o alrededor de un objeto. %sualmente pensamos que las ondas viajan en línea recta. Sin embargo, usted puede oír a quien no puede ver cuando esta a la vuelta de una esquina. 8nte!fe!encia del Sonido
$l igual que cualquier onda, el sonido puede intererirse. Puede producirse tanto la intererencia constructiva, como destructiva. Es decir, que se puede anular un sonido, con otro.
Ca!acte!9sticas del sonido: 1.- 0lt!a o tono: Se relaciona con la recuencia de un sonido. La altura o tono puede
generar sonidos agudos o graves, los primeros tienen una recuencia alta " los otros una recuencia baja. 2.- 8ntensidad 8/: Se relaciona con la energía que transporta una onda, es decir, con la
amplitud. Se considera como sonido uerte o alto a aquel que transporta una gran cantidad de energía " sonido débil o bajo a aquel que transporta poca energía. La intensidad la conocemos bajo el nombre de IvolumenJ. +.- (im#!e: Es aquella característica que nos permite, por ejemplo, dierenciar un violín de
un piano cuando emiten sonidos con la misma recuencia e intensidad. El timbre esta relacionado con los armónicos. i#!aciones fo!"adas; f!ecencia nat!ale"a Las )i#!aciones fo!"adas se producen cuando un sonido emitido por un cuerpo es ampliicado
por una supericie resonante, por ejemplo, al pulsar la cuerda de una guitarra, el sonido emitido se ampliica con la caja de resonancia que posee la guitarra. La f!ecencia nat!al es aquella recuencia emitida por un cuerpo mediante un sonido que lo caracteriza. Por ejemplo, el sonido de una campana. 5esonancia La !esonancia consiste en el reuerzo de la amplitud de vibración de un cuerpo por el
acoplamiento de otra vibración de recuencia igual o similar. 'uando la recuencia de las vibraciones orzadas en un objeto es igual su recuencia natural, la amplitud aumenta notablemente con la posibilidad real de destruir el objeto. %n ejemplo conocido, es la de quebrar una copa con la voz. Efecto 'opple!
El eecto !oppler se reiere al cambio aparente en la recuencia de una uente de sonido cuando 7a" un movimiento relativo de la uente " del o"ente. Si usted esta junto a una autopista " una automóvil o camión se acerca sonando su bocina, el tono *la recuencia percibida del sonido ser& ma"or cuando el ve7ículo se acerca " menor cuando se aleja. $lgunas aplicaciones de este enómeno, es el dispositivo para detectar la velocidad, o en astronomía, saber si las gala#ias se acercan o alejan.
El $9do: El aparato auditivo est& dise9ado para captar las vibraciones provenientes de las ondas mec&nicas, transorm&ndolas en impulsos eléctricos que llegan inalmente 7asta el cerebro, donde son interpretados como dierentes sonidos.
Ce!da )i#!ante 7 modos de )i#!ación: Supongamos que contamos con una cuerda de longitud L, atado de los dos e#tremos con una uerza de tensión ), " que esta tiene la capacidad de generar en ella una onda estacionaria. El / er armónico tendr& ciertas características2 Su ( ser& la del doble de su longitud, " su recuencia ser& su recuencia undamental * /0 ;. Si seguimos al
n 0 n5 ;
6ndependientemente de cual sea su modo *n armónico de vibración, la rapidez de la onda se puede calcular mediante las siguientes ormulas2 v0 (5
v0 M*)5L1m
) N 3uerza tensión * l N Largo de la cuerca *m mN 8asa de la cuerda *g v N @apidez *constante de la onda.
Unidad 2: *a *" La luz es una onda " una partícula a la vez. Para reerirse a la luz se 7abla de la dualidad onda+partícula o sencillamente se dice que la luz tiene un comportamiento dual. 'uando se 7abla de la luz como una onda aceptamos las siguientes características2 -$nda Elect!oma&nutica: que viaja creando campos magnéticos " eléctricos a la vez "
que son perpendiculares entre sí.
*a l" como na onda c 0 A;;.;;; *=m1s 0 A;;.;;.;;; *m1s La luz se clasiica como una onda electromagnética " transversal. Se desplaza creando campos eléctricos " magnéticos, en el vació viaja a A5/; Q m1s. Se ubica apro#imadamente entre los >;; nm " los H;; nm.
!opiedades de la l" 5efle6ión de la l": *e7 de 5efle6ión: @epresentaremos una onda de luz mediante una lec7a " asuminos que
corresponde a un ra"o de luz mu" ino. Este impactara en una supericie en el Punto de 6ncidencia, perpendicularmente a la supericie, " sobre este punto se encontrar& la ormal. El &ngulo ormado entre el ra"o de incidencia " la normal, ser& igual que el angulo ormado por la normal " el ra"o relejado. Si la supericie en que impacta es una supericie pulida, la rele#ión ser& especular. Pero, si la supericie es rugosa, la rele#ión ser& diusa.
Espe,o %n espejo es una supericie lisa, bien pulida que tiene como característica la posibilidad de relejar la luz. Los espejos pueden ser de metal o de vidrios recubiertos por sustancias met&licas *compuestos de esta9o, mercurio o plata. Se reconocen los espejos planos " los curvos. %n espejo en una supericie plana es un espejo Plano. Espe,os planos:
)ipos de imagen2 8ma&en 5eal: Se orma con las intersección de los ra"os relejados. Se necesita
una pantalla para poder observarla. 8ma&en )i!tal: Se orma con la intersección de la prolongación de los ra"os relejados. La podemos observar en el interior del espejo *o detr&s del espejo Para observar la imagen de cuerpo completo, se necesita un espejo cu"a altura sea como mínimo la mitad de la altura de la persona. Para un par de espejos planos, ormando un &ngulo entre ellos, el n4 total de imagenes esta dado por la siguiente ormula. n 0 *AC;K1R+/
