Ondas

Son una perturbación que viaja a través del espacio o en un medio elastico transmitiendo energía sin desplazamiento de materia.
La distancia recorrida por una onda en periodo recibe el nombre de “Longitud de onda” y se representa con la letra griega λ (lambda). Si V es la velocidad con la cual viaja la onda en el medio, entonces:
λ=V .T
V= λT y como f= 1T
V=λf
Cuando las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de las ondas, se dice que las ondas son transversales. Si una persona se mueve hacia adelante y hacia atras el extremo de un resorte estirado, la perturbación producida y las partículas del resorte se mueven en la misma dirección; este tipo de ondas recibe el nombre de ondas longitudinales.

Las ondas se clasifican según los siguientes parametros:

-Según el medio de propagación
a). Mecanicas: Son aquellas ondas que necesitan un medio elastico que vibre para propagarse. Ejemplo: Ondas en el agua, ondas en la tela de una bandera, el sonido, etc
b). Electromagnéticas: Son aquellas ondas que no necesitan un medio elastico para propagarse es decir se propagan en el vacio Ejemplo: La luz, ondas de radio y televisión.

-Según el número de dimensiones
a). Unidimensionales: aquellas que se propagan en una sola dimensión, Ejemplo: ondas a largo de una cuerda.
b). Bidimensionales: Aquellas que se propagan endos dimensiones. Ejemplo: ondas en el agua, Ondas en la tela de una bandera.
c).Tridimensionales: Aquellas que se propagan en tres dimensiones. Ejemplo: La luz, el sonido, etc.

-Según la dirección de propagación
a). Transversales: aquellas que se propagan perpendicularmente a la dirección de la vibración de las partículas del medio. Ejemplo: Ondas en el agua, La luz, Etc
b). Longitudinales: Aquellas que se propagan en la misma dirección de las vibraciones de las partículas. Ejemplo: el sonido, Ondas a largo de un resorte cuando vibra, Etc.

En función de su periodicidad
a). Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal.
b). Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da aisladamente o, en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas también se denominan pulsos.

Propagación en cuerdas
La velocidad de una onda viajando a través de una cuerda en vibración (v) es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la tensión de la cuerda (T) por su densidad. Los términos utilizados en el movimiento ondulatorio son:

-Periodo: (periodo, frecuencia, oscilación, elongación, amplitud, punto de equilibrio, puntos de retorno) Ademas de ellos también se usan
Longitud de ondas: distancia que recorre la onda en un periodo.Cresta: Parte superior de una onda.
Valle; parte inferior de una onda.
Nodo: Punto de mínima vibración.
Antinodo: Punto de maxima vibración.
La ecuación de una onda se puede escribir de diferentes formas:
Y=Acoswt-xv
Y=Acos wt-kt
Y=Acos kx-wt
Y=Acos2πtT-x/λ
Donde
Y= Elongación.
A= Amplitud.
T= Periodo.
λ = Longitud de onda.
W= Frecuencia angular = 2π/T Cuya unidad es Rad/Seg.
k = Numero de Onda angular = 2π/λ, Cuya unidad de Rad/m

Principio de Huygens

El principio de Huygens es un método de analisis aplicado a los problemas de propagación de ondas. Afirma que todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esféricas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden.


Esta visión de la propagación de las ondas ayuda a entender mejor una variedad de fenómenos de onda, tales como la difracción. La Ley de Snell también puede ser explicada según este principio.
Por ejemplo, si dos sitios estan conectados por una puerta abierta y se produce un sonido en una esquina lejana de uno de ellos, una persona en el otro cuarto oira el sonido como si se originara en el umbral. Por lo que se refiere elsegundo cuarto, el aire que vibra en el umbral es la fuente del sonido. Lo mismo ocurre para la luz al pasar el borde de un obstaculo, pero esto no es facilmente observable debido a la corta longitud de onda de la luz visible. La interferencia de la luz de areas con distancias variables del frente de onda móvil explica los maximos y los mínimos observables como franjas de difracción. Ver, por ejemplo, el experimento de la doble rendija.

Sonido
El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elasticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elastico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.
Nuestro oído puede percibir sonidos cuya frecuencia esta comprendida entre 20 y 20.000 vib/seg.
Los sonidos de frecuencia mayor a 20.000 vib/seg. Se llaman ULTRASONIDOS, y los de frecuencias menores a 20 vib/seg se llaman INFRASONIDOS.
La física del sonido es estudiada por la acústica, que trata tanto de la propagación de las ondas sonoras en los diferentes tipos de medios continuos como la interacción de estas ondas sonoras con los cuerpos físicos.

Cualidades del sonido: Son aquellas características que nos permiten diferenciar unos sonidos de otros.
Tono o Altura: Es la característica del sonido que nos permite diferenciar sonidos graves o agudos. Depende de las frecuencias de lasvibraciones de las vibraciones: a mayor frecuencia, mas agudo es el sonido.
Timbre: el timbre es la característica del sonido que nos permite distinguir los tonos producidos por instrumentos distintos, aunque las ondas sonoras tengan la misma amplitud y frecuencia; es decir, el timbre nos permite identificar a la fuente sonora.
Intensidad: es la característica que nos permite diferenciar sonidos fuertes y débiles o que estan cerca o lejos se encuentra la fuente de la persona que escucha. Depende de
a). La distancia entre el observador y la fuente sonora; a mayor distancia menor sera la intensidad. (Inversamente proporcional)
b). De la magnitud de la fuente sonora; a mayor magnitud mayor sera la intensidad. (Directamente proporcional)
c). De amplitud de las vibraciones; a mayor amplitud mayor intensidad (Directamente Proporcional)

Velocidad del sonido: la velocidad de propagación del sonido, al igual que la de otra onda, deprende del medio en que se produce. Par ondas sonoras en un alambre o barra, la velocidad esta dada por
V=Yδ, en donde Y es el modulo de un Young (elasticidad) del material y δ su densidad.
Y=fuerza/areacambio de longitud/longitud
El modulo de Young para algunos materiales es:
Material | Modulo e Young |
Aluminio | 68.900 x 106 Pa |
Cobre | 117.000 x 106 Pa |
Hierro | 89.600 x 106 Pa |

En un fluido la velocidad esta dada por: V= B/δalgunas velocidades características son:
Material | V en m/s |
Aire (0ºC) | 331 |
Agua (15ºC) | 1447 |
Cobre | 3500 |
Vidrio | De 4000 a 5500 |
Acero | 5000 |

La velocidad del sonido en el aire aumenta a razón de 0,6 m/s por cada grado Celsius que se eleve la temperatura (aproximadamente).

Efecto de DOPPLER.
Es el cambio de frecuencia percibida por un observador cuando este o la fuente se mueven con respecto al medio, ya sea alejandose o acercandose.
En las ecuaciones de los casos del efecto DOPPLER identificaremos las siguientes variables: F0=frecuencia que percibe el observador, F= Frecuencia emitida por la fuente, V= velocidad del sonido., V0= velocidad del observador. Vf = Velocidad de la fuente.

a) Si el observador se acerca y la fuente esta en reposo: F0=V+V0V
F0>F

b) Si el observador se aleja y la fuente esta en reposo: F0 =FV-V0V
F0<F

c) Si la fuente se acerca y el observador esta en reposo: F0=F (VV-VF )
F0>F

d) Si la fuente se aleja y el observador esta en reposo: F0=F (VV+VF )
F0<F

e) Si el observador y la fuente se acercan el uno hacia el otro: F0 =FV+V0V-Vf
F0>F

f) Si el observador y la fuente se alejan el uno del otro: F0 =FV-V0V+Vf
F0<F

Consiste en la variación de la longitud de ondas de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto enmovimiento.

Fuente Sonora: es todo aquello capaz de producir sonido, existen infinitas, entre ellas estudiaremos las cuerdas sonoras y los tubos sonoros.

Cuerdas sonoras: Son cuerdas que emiten sonido. La frecuencia de cualquiera de los sonidos que emite una cuerda esta dada por la formula F= n2lTu (formula de Taylor). Donde n= numero armónico, L= longitud de la cuerda, T= tensión de la cuerda, U= densidad lineal u= ml , m= masa de la cuerda. N= 1, 2, 3,

Tubos sonoros: Son cavidades en las que se produce sonido producido provocando la vibración del aire que encierra; se clasifican en abiertos y cerrados.

Tubos sonoros abiertos: Tienen los dos extremos abiertos, la frecuencia del sonido que emiten se determina con la siguiente ecuación: Fn= nv2L donde n= numero armónico. V= velocidad del sonido. L= longitud del tubo. N= 1, 2, 3,

Tubos sonoros cerrados: tienen un extremo cerrado y uno abierto; la frecuencia del sonido que emiten se determina con la siguiente ecuación: Fn= 2n-1V4l n= 1, 2, 3, 4,….

Ejemplos de ejercicios Movimiento Ondulatorio.

1. Una onda sonora longitudinal tiene una rapidez de 340 m/s en el aire. Si produce un tono que tiene una frecuencia de 6x103 Hr ¿Cual es su longitud de onda?
Solución

V=340m/s
f=6 x 103 herzt
λ= ?

V=fλ λ=vf

λ= 340 m/s6 x 103 Hr λ=0,0566m2. La velocidad de propagación de una onda es de 20 cm/seg. Y si periodo 0.25 seg. Calcula su longitud de onda.
Solución

V=20cm/seg
T=0.25 seg
λ=?

V=fλ λ=vf
f=1T f=10.25 f=4

λ=20cmseg4 seg λ=5

3. Una persona observa desde un muelle las ondas que tienen una forma senuidal con una distancia de 1.6m entre cada cresta, si una onda golpea contra el muelle cada 4seg ¿Cuales son las frecuencia y la rapidez de las ondas?
Solución:
X=1.6m
T=45

F=1T F=14seg

F=0,25seg=0,25seg-1= 0,25 Hr

Rapidez en las ondas:
V=λT V=λf

V=1,6m4seg V=0.4ms V=1,6m0,25s
V=0.4ms

4. Determinar la velocidad del sonido para tres sólidos.
Solución:

Valuminio= 7 x 1010Nm22,7 x103kgm3= 5091,75m/s

Vvidrio= 5,7 x 1020Nm22,6 x103kgm3= 46822,2m/s

Vacero= 11 x 1010Nm27,8 x103kgm3= 3515,6m/s

5. Un observador en medio de la tarde, de acuerdo con la temperatura que muestra un tablero informativo de 32º determina que la velocidad del sonido en el aire es de:
Solución:

V=331+ 0.6 32ºm/s

V=331+ 19,2m/s

V=35,2m/s

6. El género de sonar de un submarino produce ondas ultrasónicas periódicas a una frecuencia de 2,5 mHr, la longitud de las ondas en el agua del mar es de 4,8x10-4 mi cuando el generador esta dirigido hacia abajo en lo reflejado del fondo del océano recibe 16,7seg después ¿Qué profundidad en el océano en ese punto?
Solución:

F=2,5 mHr
λ=4,8 x 10-1m
t=16.75 seg

V=Fλ
V=2500hr .4,8 x 10-4m

V=1,2m/s

T=16,752 T=8,355


λ=VT=1,2ms8,355= 0,14m



INTRODUCCION

El movimiento ondulatorio es un movimiento vibratorio transmitido sucesivamente y gradualmente, mediante las vibraciones de una partículas a las demas del mismo medio, dadas en ondas las cuales viajan a través del espacio o en un medio elastico transmitiendo energía sin desplazamiento de materia esta se divide según la propagación, según el numero de dimensiones y según la propagación del sonido. Tal que en el movimiento ondulatorio nos muestra ondas, una de ellas es el sonido también mencionado en este tema, el sonido es una onda mecanica, en influye en la propagación en forma de ondas elasticas que se caracteriza por los sonidos graves y agudos depende de la frecuencia de vibraciones, al igual tiene una característica que nos permite diferenciar sonidos fuertes y débiles por medio de la intensidad delsonido, su velocidad que depende de la temperatura, estos sonidos se dividen según la frecuencia y pueden ser denominados Ultrasonidos y Infrasonidos.

OBJETIVOS.

General.
* Desarrollar un trabajo para dar a mostrar el fruto de mi investigación, acerca del movimiento ondulatorio, todas sus características tanto en la parte teórica como en la practica, al igual llenar mas mis conocimientos sobre este tema.

Específicos.

* He realizado este trabajo con el objetivo de aprender a fondo sobre el tema de movimiento ondulatorio, todas sus características

* Este trabajo tiene el objetivo de dar a mostrar a mi docente y a mis compañeros de aula mi investigación y profundización del tema movimiento ondulatorio para tener unos conocimientos mas amplios en la materia de Física.

BIBLIOGRAFIA

* Guías de Física 11
* Monografias.com
* Física 11 (libro)

JUSTIFICACION

En nuestra cotidianidad podemos encontrar mucho el movimiento ondulatorio, que es aquel el que nos habla sobre las ondas, el sonido, Etc. Al igual como identificar el movimiento ondulatorio y como aplicarlo en los ejercicios dados en la física. En este trabajo encontramos una descripción muy profundo sobre el tema para poderlo comprender de una muy buena forma y dar a mostrar un buen trabajo al docente del area, al igual sentirme preparado y dominar el tema de movimiento ondulatorio.