Ondas fisica

1. ONDAS MAYERLY CARVAJAL NARVAEZ ONCE 2013

2. ¿QUE SON ONDAS? Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto. Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.

3. La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta ¨este es el 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 que rodea al foco con una velocidad constante en todas las direcciones, siempre que el medio sea isótropo ( de iguales características físico- químicas en todas las direcciones ). Una onda transporta energía y cantidad de movimiento pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.

4. La magnitud física cuya perturbación se propaga en el medio se expresa como una función tanto de la posición como del tiempo  . Matemáticamente se dice que dicha función es una onda si verifica la ecuación de ondas : donde   v  es la velocidad de propagación de la onda. Por ejemplo, ciertas perturbaciones de la presión de un medio, llamadas sonido, verifican la ecuación anterior, aunque algunas ecuaciones no lineales también tienen soluciones ondulatorias, por ejemplo, un  solitón .

5. CLASIFICACIóN DE ONDAS En función del medio en el que se propagan:

6. ONDAS MECÁNICAS: las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido,   líquido  o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio. La velocidad puede ser afectada por algunas características del medio como: la homogeneidad, la elasticidad, la densidad y la temperatura. Dentro de las ondas mecánicas tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad

7. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS : las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, por lo tanto puede propagarse en el vacío. Esto es debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado. Las ondas electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad de 300 000 km por segundo, de acuerdo a la velocidad puede ser agrupado en rango de frecuencia.

8. ONDAS GRAVITACIONALES : las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio, sino que en sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.

9. EN FUNCIÓN DE SU DIRECCIÓN

10. ONDAS UNIDIMENSIONALES: las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dimensión del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos. ONDAS BIDIMENSIONALES O SUPERFICIALES: son ondas que se propagan en dos dimensiones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen en una superficie líquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer una piedra en ella.

11. En función del movimiento de sus partículas ONDAS LONGITUDINALES : son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio se mueven o vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal. ONDAS TRANSVERSALES : son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las olas en el agua o las ondulaciones que se propagan por una cuerda.

12. EJEMPLOS

13. EN FUNCIÓN DE SU PERIODICIDAD ONDAS PERIÓDICAS: la perturbación local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal . ONDAS NO PERIÓDICA: 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 .  

14. ELEMENTOS DE UNA ONDA CRESTA: La cresta es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de la onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo. PERÍODO(T): El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente. AMPLITUD(A): La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo. FRECUENCIA(F): Número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de tiempo. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado. T = 1/f VALLE: Es el punto más bajo de una onda .

15. LONGITUD DE ONDA(Λ): Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas consecutivas. NODO: es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio. ELONGACIÓN(X): es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio. CICLO: es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN(V): es la velocidad a la que se propaga el movimiento ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su período. v = λ/T VALLE: Es el punto más bajo de una onda .

16. características A  = En aguas profundas. B  = En aguas superficiales. El movimiento elíptico de una partícula superficial se vuelve suave con la baja intensidad. 1  = Progresión de la onda 2  = Monte 3  = Valle

17. Ecuación de ondas La ecuación de onda es un tipo de ecuación diferencial que describe la evolución de una onda armónica simple a lo largo del tiempo. Esta ecuación presenta ligeras variantes dependiendo de como se transmite la onda, y del medio a través del cual se propaga. Si consideramos una onda unidimensional que se transmite a lo largo de una cuerda en el eje  x , a una velocidad   y con una amplitud   (que generalmente depende tanto de x  y de  t ), la ecuación de onda es:

18. SUS COMPORTAMIENTOS DIFRACCIÓN= Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstáculo deja de ir en línea recta para rodearlo. EFECTO DOPPLER= Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas. INTERFERENCIA= Ocurre cuando dos ondas se combinan al encontrarse en el mismo punto del espacio.

19. REFLEXIÓN= Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no puede atravesar, cambia de dirección. REFRACCIÓN= Ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad. ONDA DE CHOQUE= Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono

20. ONDAS VIAJERAS Las ondas viajeras a lo largo de una cuerda son ondas unidimensionales y, como todas las ondas, realizan una transmisión de energía y cantidad de movimiento 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.

21. POLARIZACION Una onda es polarizada, si solo puede oscilar en una dirección. La polarización de una onda transversal describe la dirección de la oscilación, en el plano perpendicular a la dirección del viaje. Ondas longitudinales tales como ondas sonoras no exhiben polarización, porque para estas ondas la dirección de oscilación es a lo largo de la dirección de viaje .