clase 11 - ondas mecanicas

8/16/2019 Clase 11 - Ondas Mecanicas

http://slidepdf.com/reader/full/clase-11-ondas-mecanicas 1/31

ONDAS MECANICASONDAS MECANICAS



IntroducciónIntroducción

Ejemplos de ondas: Olas del mar

Ondas sonoras Ondas generadas por

terremotos

Una onda resulta de la

perturbación de un medio y sepropaga de una región a otra,transportando energía ycantidad de movimiento.

Sin transporte de materia.



IntroducciónIntroducción

Ondas mecánicas: necesitan un medio donde propagarse.

La oscilación de cada partícula afecta a susvecinas.La energía suministrada se propaga a las

partículas del medio.

Ver animación



4

Ondas mecánicas o elásticas: transportan energía mecánica ynecesitan un medio material para propagarse. Por ejemplo las

ondas en una cuerda, las ondas en la superficie del agua, lasondas sonoras, las ondas sísmicas.

Son debidas a la vibración del medio en que se propagan.

Ondas electromagnéticas : no necesitan medio material para propagarse, se

pueden propagar en el vacío, transportan energía electromagnética (camposeléctricos y magnéticos variables perpendiculares entre si). Por ej: la lu

!eg"n el tipo de energía #ue se propaga se clasifican en:

$%&!''$&$'* + O*+&!

-nidimensionales: (línea), por ej: una cuerda o un muelle vibrando.

idimensionales (plano) por ej: agua oscilando en la superficie de un estan#ue./ridimensionales en todo el espacio por ej: el sonido o la lu.

!eg"n sea la propagaci0n de la energía se clasifican en:

Planas: !i es plano como las ondas #ue se producen al sacudir un mantel.

$irculares: como las ondas en la superficie de un estan#ue.sféricas: si el frente es esférico como la lu o el sonido.

!eg"n la forma del frente de ondas se clasifican en:

%ongitudinales

/ransversales



5

1O2'1'*/O O*+-%&/O3'O

Al desplazar un resorte en sentido

longitudinal y soltarlo, se produceuna oscilación que se propaga a

todas las partes del resorte

comenzando a oscilar

Si en una cuerda tensa horizontal,

se hace vibrar uno de susextremos, la altura de ese punto

varía periódicamente en sentido

transversal

• El movimiento ondulatorio no transporta materia, lo que se propaga esla perturbación de alguna magnitud ísica a trav!s del espacio"

• #as partículas del medio alcanzadas por !sta, vibran alrededor de su

posición de equilibrio

n un movimiento ondulatorio no 4ay transporte de materia, perosí 4ay transporte de energía y de cantidad de movimiento lineal

Ondas mecánicas

longitudinales transversales



La vibración de la onda es paralela a ladirección de propagación de la propia onda.Estas ondas se deben a las sucesivascompresiones y enrarecimientos del medio.De este tipo son las ondas sonoras.

Ondas longitudinalesOndas longitudinales



La vibración de la rticula es perpendicular ala dirección de propagación.

Ondas transversalesOndas transversales



$

/3&*!23!&%!

• %a direcci0n de propagaci0n es perpendicular a

la direcci0n en #ue tiene lugar la perturbaci0n

• %a direcci0n de propagaci0n coincide con ladirecci0n de la perturbaci0n

l sonido, las ondas sísmicas P y las #ue sepropagan en un muelle, son ondas longitudinales

%O*5'/-+'*&%!

%as ondas en una cuerda, las ondas electromagnéticasy las ondas sísmicas !, son ondas transversales



%

• %a longitud de onda (λ

) es el intervalo de longitud entre dos puntos

sucesivos #ue se encuentran en idéntico estado de perturbaci0n

λ

f /

v λ

• $aracterísticas de una onda :

amplitud (&) :

frecuencia (f) #ue es la inversa del período

período (/) :

velocidad de propagaci0n (v)

longitud de onda (λ)

O*+& &31*'$& 6 -*$'* + O*+&

&



&'

• !u forma se corresponde conuna funci0n arm0nica (seno ocoseno)

• %os puntos #ue en un instante

tiene elongaci0n má7ima(amplitud y8& ) se denominanvientres

• &#uellos #ue tienen elongaci0nnula se denominan nodos

y

o x

•

A

(A

nodo

vientre

• %a funci0n de onda es la ecuaci0n #ue describe un movimientoondulatorio

O*+& &31*'$& 6 -*$'* + O*+&



&&

%a ecuaci0n de ondas es:

) , * +

t x

y x t A senT

π ϕ λ

= ± + ÷

+

T

π ω =

λ−π x

,

t+

-onde .ϕ/ 0ngulo de desasa1e

recuencia angular

ase de la onda

2 via1a hacia la derecha3 via1a hacia la izquierda



E!emplo"

#$u% sucede si nos paramos en un puntoalcan&ado por una onda transversal'

Ver animación



(apide& de la onda(apide& de la onda

+epende de la naturalea del medio y de la frecuencia

de la fuente

Ver animación

Y v

δ =

-onde es el módulo de elasticidad y es la densidad"

v

δ

Β=

6ara sólidos

7ndas longitudinales

Para lí#uidos y gases

-onde B es el módulo de compresión y es la densidad"



(apide& de una onda en una cuerda(apide& de una onda en una cuerda

. tensión de la cuerda 89:

;. densidad lineal de la cuerda8<g=m:

µ

T v =

Ver animación



)ropiedades de las ondas)ropiedades de las ondas

Superposición e interferenciaReflexión

RefracciónDifracción



! o n i d

o

+ i f r

a c t a d o

misor 3eceptor

! o n i d o

3 e f l e j

a d o

!onido /ransmitido

Propiedades de las Ondas



&>

IFRACCIÓN

-n observador percibe la lu de un foco

aun#ue no pueda verlo directamente, yoye los sonidos de un altavo aun#ue seencuentre detrás de un obstáculo

ste fen0meno se denomina difracci0n

%a difracci0n de ondas se produce cuando la onda se encuentra con unobstáculo cuyo tama9o es del mismo orden de magnitud #ue su

longitud de onda. l obstáculo puede ser una rendija, un borde recto,un disco, una abertura, etc

%a difracci0n de la lu no es apreciable a simple vista por#ue losobstáculos deben ser muy pe#ue9os (del orden de la longitud de

onda de la lu: ;<<=><< nm)



&$

REFRACCIÓN E ON AS

• %a refracci0n de ondas consiste en el cambio de direcci0n depropagaci0n al pasar la onda de un medio a otro diferente.

• !i el medio no permite la transmisi0n de una onda a través de él,se dice #ue es un medio opaco para ese movimiento ondulatorio

1edio ?

1edio @

3efracci0n de un frente de ondas plano

1edio ?

1edio @



&%

REFLEXIÓN E ON AS

• %a refle7i0n de ondas es el cambio de la direcci0n de propagaci0nal incidir la onda en el límite de separaci0n de dos mediosdiferentes después de la refle7i0n, la onda continua su

propagaci0n en el mismo medio

inc refl

'ncidente / refle7i0n



(e*le+ión y (e*racción(e*le+ión y (e*racción

Cuando una onda c,oca con una *ronterauna parte de su energ-a se re*le!a y otra setransmite o re*racta.

Ver animación



SuperposiciónSuperposiciónCuando dos o mas ondas se encuentran en una

misma región se atraviesan mutuamenteinter*ieren entre s-/ y luego siguen propag0ndosecomo lo ,ac-an inicialmente.



+O! O*+&! A-, ,!/B* ,* (&!, P3O+-$,* -*& '*/,3(,3,*$'& $O*!/3-$/'2&

,!/&3 ,* (&!, /,*5&* -*& +'(,3,*$'& +, C8

O -* +,!(&!, ,*/3, ,%%&! +, -* 1D%/'P%O +, @

λ

π

⇒

Inter*erencia constructivaInter*erencia constructiva



(&

(',5

'

',5

&

+O! O*+&! A- !/B* * OPO!'$'* P3O+-$* -*& '*/33*$'& +!/3-$/'2&

!/&3 * OPO!'$'* /*5&* -*& +'3*$'& + C8 E@

O -* +!&! */3 %%&! + -* 1D%/'P%O '1P&3 +

λ

π

⇒

Inter*erencia destructivaInter*erencia destructiva



(&,5

(&

(',5

'

',5

&

&,5

Inter*erencia con un des*asa!e deInter*erencia con un des*asa!e deπ

1212



O*+& !/&$'O*&3'&

! -*& '*/33*$'& + +O! O*+&!+ '5-&% &1P%'/-+ F 3$-*$'&, A-

! P3OP&5&* PO3 % 1'!1O 1+'O'*'/O $O* !*/'+O! OP-!/O!

Ver

& +

+ +) , * + cos

x t y x t y y A sen

T

π π

λ

= + = ÷ ÷



Inter*erenciaInter*erencia

O d t i iOndas estacionarias



Ondas estacionariasOndas estacionarias

%a cuerda ejerce una fuera sobre lapared.

&parece una reacci0n de la paredsobre la cuerda generando la refle7i0ny el pulso se invierte.

$uando una onda viaja por unacuerda con un e7tremo fijo.

Onda viajando en una cuerda con un extremo fijo. Ver

Onda viajando en una cuerda con los dos extremos fijos. Ver



Ondas estacionariasOndas estacionarias

$uando el e7tremo de la cuerdaestá libre la pulsaci0n reflejada

no se invierte.

3!O*&*$'&



+%

3!O*&*$'&

+os sistemas se dice #ue entran en resonancia cuandovibran con la misma frecuencia.

6ara que haya resonancia hay que comunicarle al sistema

energía con la misma recuencia que est0 vibrando, de esta

orma se logra un gran aumento de la amplitud de oscilación.

6or resonancia se puede

llegar a aumentar tanto la

amplitud de oscilación de un

sistema que este puede

incluso llegar a romperse,como cuando por e1emplo un

sonido determinado rompe

una copa de cristal"

animación



(esonancia(esonancia

Las frecuencias con que se producen

ondas estacionarias de gran amplitud sonlas FRECUENC!" N!#UR!LE"

FRECUENC!" RE"ON!N#E"

BIBLIOGRAFIA



?isica @ ( @nstituto de ?isica ? B ? C&

BIBLIOGRAFIA

clase 11 - ondas mecanicas

Documents