LAS ONDAS Y SUS CARACTERÍSTICA CARACTERÍSTICAS S
Una onda es una perturbación que se propaga. propaga. Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y deforma y recupera vibrando al paso de la onda. La perturbación comunica una agitación a agitación a la primera partícula del medio en que impacta-este es el foco de foco de las ondas- y en esa partícula se inicia la onda. La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio con una velociadad constante (si el medio es isótropo) y todas las particulas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar. -(Recuerda la ola de los espectadores en un estadio de futbol)-.
Puedes detener la onda pulsando sobre ella
La onda es la foto instantánea de la perturbación propagándose. propagándose. Curiosamente la representaciones de las distancias de separación de la posición de equilibrio de las partículas al vibrar, frente al tiempo, dan una función matemática seno la cual, representada, tiene forma de onda. Podemos predecir la posición de dichas partículas aplicando esta función matemática. Es un movimieno vibratorio armónico simple. simple. Una onda transporta energía pero no transporte materia: materia : las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.Veamos un ejemplo. La onda que transmite un látigo lleva una energía que se descarga en su punta al golpea. Las partículas del látigo vibran, pero no se desplazan con la onda. Las partículas perturbadas por la onda sufren unas fuerzas variables en dirección e intensidad que les produce una aceleración variable. PULSO y TREN DE ONDAS
El movimiento de cualquier objeto material puede ser considerado como una fuente de ondas. Al moverse perturba el medio que lo rodea y esta perturbación, al propagarse, puede originar un pulso o un tren de ondas. Un impulso único, una vibración única en el extremo de una cuerda, al propagarse por la cuerda da un tipo de onda llamada pulso. pulso. Si las vibraciones del extremo se suceden de forma continuada se forma un tren de ondas que ondas que se desplazará a lo largo de la cuerda. ONDAS TRANSVERSAL ES y LONGITUDINALES LONGITUDINALES
Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran perpendiculares a la dirección de propagación, propagación, las ondas se llaman transversales. transversales. Si vibran en la misma dirección se llaman longitudinales. longitudinales.
Aceptaremos que la forma de los pulsos no varía durante la propagación, lo cual sólo es sólo cierto para las ondas electromagnéticas ( que son no masteriales) y en el vacío. Nos referiremos a ondas cuyos pulsos pueden ser descritos por las funciones matemáticas seno y coseno. Lamaremos a estas ondas ondas armónicas. Las partículas del medio en que se propagan estas ondas (en este caso las de la cuerda) vibran perpendicularmente a la posición inicial de la cuerda, separándose de la posición inicial arriba y abajo con un movimiento vibratorio armónico simple. La separación de la posición de equilibrio responde a la fórmula y(t)=A· sen t, donde A es la amplitud o separación máxima . La velocidad de vibración de las partículas es variable ( v=A · sen t ), perpendicular a la dirección de propagación y diferente de la velocidad de propagación del pulso (V) que es constante. Las ondas tranversales tienen nodos y valles ( mira el dibujo animado del inicio de la página) y las longitudinales tienen compresiones y dilataciones. Las ondas longitudinales (como las del sonido) se propagan en medios con resistencia a la compresión (gases, líquidos y sólidos) y las transversales necesitan medios con resistencia de flexión como la superficie de un líquido y en general medios rígidos ( los gases y líquidos no transmiten las ondas transversales) Se define la longitud de onda () como la distancia que recorre el pulso mientras un punto realiza una oscilación completa. El tiempo que tarda en realizar una oscilación se llama periodo ( T) y la frecuencia ( ) es el número de oscilaciones ( vibraciones) que efectúa culaquier punto de la onda en un segundo.
Las ondas viajeras de la cuerda son ondas bidimensionales y, como toda onda, realizan una transmisión de energía sin transporte de materia. Cuando dos ondas se cruzan se producen los fenómenos de interferencia que afectan a las partículas que están en el cruce pero no a las ondas de manera que cada una sigue su camino sin alterar ninguna de sus características ni el valor de la energía transportada. Instrucciones de manejo del applet Al cargarse el applet se verá una cuerda horizontal tensada. Marca en "panel de control" para que este emerja y poder establecer las condiciones de vibración y visualización. La animación se cierra marcando en "x" del cuadro de windows. En el cuadro de control escoge primero el tipo de onda: pulso o función seno; su amplitud ( debe ser distinta de cero) y la frecuencia ( empieza con frecuencias bajas) . Pon a cero el coeficinete de reflexión para que no rebote la onda y supón una cuerda de longitud infinita. Señala "on" para que la animación empiece. Para cambiar valores pulsa "reset" ( pone los valores en los iniciales predeterminados) y "Off", Cambia a los valores deseados y vuelve a lanzarla con "on". Si haces cambios mientras está en funcionamiento los efectos se manifiestan. Pudes marcar el cuadro de "fuerzas" mientras se está ejecutando el applet para ver l a fuerza a que está sometida una partícula y también "resultante vertical" para ver la resultante de las dos fuerzas (en color verde). La posición de la resultante se puede variar arrastrando la" barra de scroll horizontal" que está en la parte inferior del applet y se puede demorar la ejecución aumentando el valor de "Delay".
Pon el valor del coeficiente de reflexión en valor uno: esto equivale a suponer que toda la energía rebota y la onda regresa con la misma amplitud hacia atrás. Si marcas la onda incidente y la onda reflejada verás como emergen dos pantallas más que muestran las dos ondas: una que va y otr a que vuelve y en la ventana principal del gráfico la resultante de las dos. Cierra el applet principal, el de la animación, pulsando en la "x" de su borde superior y todas las ventanas se cerrarán. Realización práctica Realiza, observa y comprueba lo siguiente en la propagación de una onda en una cuerda tensa: 1- Fija "pulso", elige una amplitud y una frecuencia y elige como coeficiente de reflexión cero, Provoca la agitación del extremo de la cuerda pulsando a continuación ¨"on". Verás propagarse un pulso. Pulsa "off", aumenta el valor de la amplitud y comprueba que en este caso la separación de la posición de equilibrio es mayor y que la onda transporta mas energía. 2.- Con las opciones anteriores marcadas elige como coeficiente de reflexión (-1) y comprueba como el pulso emitido se suporpone con el que rebota. Si marcas las opciones onda incidente y onda reflejada, verás en otras dos ventanas los pulsos que van y que r egresan por separado. 3.- Elije el tipo de onda " función seno" y el coeficinete de reflexión cero (no rebota la onda ). Marca los valores predeterminados con "reset" y marca "fuerza" y "fuerza vertical resultante". Comprueba como la resultante en verde tiene valores variables pero siempre dirección vertical. Es la que comunica la aceleración de vibarción de las partículas. Comprueba que cuanto mayor sea la amplitud mayor será la fuerza. ( F=m·a ; a( max)=
2
A)
4.-Elige ahora como coeficiente de reflexión (-1) y comprueba como en la resultante de l as dos ondas ( la incidente y la reflejada) se forman unos puntos que están siempre en posición de equilibrio. Tenemos una onda estacionaria con nodos fijos en la cuerda. En estos puntos concretos que no se mueven la vibarción que va y la que viene están siempre en oposición de fase y se anulan. 5.- Realiza algunos cambios a tu antojo pero recuerda que en otro apartado estudiarás las interferencias más pormenorizadamente
