Powered By Blogger

viernes, 28 de enero de 2011

Características de las ondas

Sabemos que el origen de una onda es un foco emisor que produce una perturbación que genera a su vez un cambio en la posición de equilibrio de un cuerpo o de una partícula, de manera que la perturbación se propaga en el medio a través del movimiento ondulatorio, que transporta la energía de un lugar a otro. Además, todos estos movimientos se caracterizan por ser periódicos y repetitivos, lo que hace posible describir con presición el comportamiento de las vibraciones de un cuerpo o partícula, mediante magnitudes y conceptos como los siguientes: amplitud, frecuencia, período, longitud de onda, monte, valle, posición de equilibrio y rapidez de la onda, que detallaremos a continuación.
La siguiente gráfica representa un movimiento ondulatorio en el que se indican sus partes. Entre ellas se pueden distinguir:




Amplitud (A): es la máxima distancia que pueden separarse de su posición de equilibrio las partículas que están realizando un movimiento vibratorio.

Cresta o monte: es la posición más alta que adoptan las partículas del medio respecto de la posición de equilibrio.

Valle: es la posición más baja que adoptan las patículas del medio respecto de la posición de equilibrio.

Posición de equilibrio: es una línea imaginaria que representa el estado de equilibrio de las partículas en un medio cualquiera, a partir del cual oscilan.

Período(T): es el tiempo que demora una partícula en hacer una oscilación completa. Se mide en metros [s].

Frecuencia(f): es el número de oscilaciones que realiza una partícula en un segundo de tiempo. Se mide en Hertz (Hz).

Longitud de onda: es la distancia que recorre la onda en un ciclo. En el sistema internacional, se mide en metros [m]. También puede medirse en kilómetros, nanómetros o en cualquier otra unidad de longitud.

Rapidez de la onda(v): es la rapidez con que se propaga la onda. se define como el cuociente entre la longitud de onda de la onda y el período de ésta. Se mide en [m/s].

La relación matemática es:

v = longitud de onda /T      o  bién v = longitud de onda * f





La onda A tiene mayor longitud de onda que la B





La onda C tiene menor amplitud que la onda D




Actividad Propuesta.
I.- La siguiente figura muestra el movimiento de un resorte con un peso vertical en torno a su posición de equilibrio a medida que pasa el tiempo.

Responde:
  1. ¿Cómo crees que se obtuvo la gráfica del movimiento del resorte?
  2. ¿En qué tiempo pasa el resorte por la posición de equilibrio?
  3. ¿Cuál es la amplitud?
  4. ¿Cuál es el período y la frecuencia de oscilación del resorte?
II.- ¿Cómo representarías una onda que posee una longitud de onda de 15 [m] y un período de 3 [s]?
III.- ¿Cuál es la rapidez  de una onda que tiene una frecuencia de 50 [Hz] y posee una longitud de onda de 4[m]?
IV.- Si el período de una onda es 2 [s], ¿cuál es su frecuencia?

Puedes visitar los siguientes enlaces:


viernes, 21 de enero de 2011

Ondas y transmisión de energía

Supongamos que lanzamos una piedra a un estanque con agua. Cuando la piedra entra en contacto con la superficie, se produce una perturbación. Esta hace que las partículas del agua comiencen a moverse hacia arriba y hacia abajo en un movimiento oscilatorio, con lo que se forman una serie de círculos concéntricos, los que van aumentando de diámetro conforme se alejan del punto donde cayó la piedra, llamado foco emisor, hasta llegar al borde. Cada círculo parece estar separado del anterior por una misma distancia. Al respecto,¿qué piensas acerca de este movimiento? Es evidente que el agua se está moviendo, pero ¿se aleja del lugar en qué cayó la piedra? Es cierto que las particulas del agua comienzan a moverse hacia arriba y hacia abajo en un moviminto oscilatorio, pero no se desplazan. Entonces, ¿qué sucede? Lo que pasa es que las partículas transmiten a su entorno el movimiento oscilatorio que se ha originado por la perturbación, y en cosecuencia, dan lugar a un movimiento ondulatorio.

Un movimiento ondulatorio es la propagación a través del espacio de un movimiento oscilatorio producido en un punto, llamado foco emisor de ondas.
Cuando un foco emisor poduce una perturbación, esta se propaga con cierta rapidez por el medio material que la rodea. Cuando la pertubación llega a las distintas partículas del medio, estas comienzan a oscilar.
Al cabo de cierto tiempo, cada una de las partículas del medio se encuenra oscilando como lo hacía el foco, de forma que si se fotografía el medio material, se verá que las partículas ocupan una posición en el espacio denominada onda.

Una onda es el vehículo de propagación que adoptan en el espacio las partículas del medio sometidas a la perturbación en un momento determinado, pero no transporta materia.

Una onda se origina  a partir de la propagación en el espacio de una perturbación del medio, ya sea por el cambio en la densidad, la presión, el camo eléctrico o el campo magnético y se desplaza en todas direcciones transportando energía.
Los medios que transportan las ondas son elásticos, ya que se deforman y se recuperan mediante la vibración. Estos pueden ser: el aire, el agua o los metales.


En la naturaleza, las partículas nunca se encuentran solas. En cualquiera de las formas que se pueda presentar una sustancia, ya ea sólida, líquida o gaseosa, cada una de sus partículas está rodeada de otra de sus mismas características.
De este modo,  cuando una partícula inicia un movimiento oscilatorio, su interacción conlas que la rodean hace que les transmita el movimiento que está realizando. A su vez, estas hacen lo mismo con las de su entorno. Trnscurrido un tiempo, que depende de cada medio, todas las partículas que rodean al punto donde se inició la perturbación o foco emisor estarán realizando un movimiento oscilatorio, pero con distinta fase. Es ecir no oscilarán todas a la vez, sini que se irán formando montes y valles de manera alternada, como se observa en la figura anterior.

Es importante reconocer que lo que se está propagando es la perturbación y no las partículas del medio, ya que estas permanecen oscilando en el mismo sitio. Por ejemplo, si lanzamos un trozo de corcho al agua de un estanque y provocamos una perturbación, se forman olas en la superficie del agua, que se desplazan en sentido perpendicular a la onda. Cuando estas olas alcanzan al corcho, le transmiten un movimiento vertical de vaivén, igual al de las partículas del agua, pero el corcho no se desplaza en el sentido del movimiento ondulatorio. Esta propagación que llamamos onda, transmite energía, ya que es capaz de subir y bajar al corcho, pero no puede desplazarse horizontalmente, de modo que no transporta materia. Así, mientras más grande es la onda, más energía transporta.
En los siguientes enlaces puedes encontrar más información acerca de las ondas:

a) Ondas en una cuerda




miércoles, 19 de enero de 2011

Oscilaciones o vibraciones

La relación que existe entre nosotros y el medio es posible mantenerla en gran medida gracias al movimiento ondulatorio: la luz del Sol, el ruido de la calle, la información de la radio y la televisión, entre otros, llegan a nosotros a través de ondas.

Para entender estos fenómenos es importante hablar de su origen: la vibración, que es uno de los movimientos más importante y repetidos de la  naturaleza. Consiste básicamente en un movimiento lineal de ida y vuelta que realizan algunos cuerpos cuando se les saca de su posición de equilibrio. Esto sucede, por ejemplo, cuando una rama de un árbol azotada por el viento  vibra en torno a la posición central, lo que genera el movimiento ,  cuando una cuerda de guitarra es pulsada para tener el sonido de una nota musical o cuando nos columpiamos.
vibratorio
A este movimiento de vaivén también se le conoce como oscilación. El punto de equilibrio corresponde a la posición de reposo en que se encuentra el cuerpo antes de empezar a vibrar.
Para que se produzca una vibración debe ocurrir una perturbación que altere el estado de reposo en el que se encuentra un cuerpo.

Un cuerpo que oscila inicia su movimiento desde una posición específica, pasado cierto tiempo retorna al punto de partida realizando una oscilación completa, llamada ciclo. Por ejemplo, un péndulo en movimiento completará un ciclo cada vez que retorne al mismo punto extremo.
Si todos los ciclos demoran el mismo tiempo en realizarse, se habla de una oscilación periódica. Ejemplos de oscilaciones periódicas son: el movimiento de un péndulo, el movimiento de oscilación de un objeto atado a un resorte y la vibración de un punto de una cuerda de cualquier instrumento musical.




 Las oscilaciones periódicas se caracterizan por tener una frecuencia (f) y un período (T).
  • La frecuencia se define como el número de ciclos que realiza un cuerpo en el tiempo de un segundo.
 Otra definición es: el número de ciclos que realiza un cuerpo en un determinado tiempo.
La unidad de medida es [1/s], que se conoce como Hertz [Hz].
  • El período es el tiempo que demora un cuerpo en realizar un ciclo. Otra definición es: el tiempo que demora un cuerpo en realizar un determinado número de ciclos.
La unidad de medida del período es segundos, minutos, etc. En el sistema internacional la unidad de medida es el segundo [s].

La frecuencia y el período son magnitudes inversamente proporcionales, es decir,

T f = 1.

Luego, podemos calcular el período si ya conocemos la frecuencia o calcular la frecuencia si se conoce el período.
Despejando de la ecuación anterior, el período (T) se tiene que:

T = 1/f

Despejando, ahora la frecuencia, se obtiene:

f = 1/T

Ahora, resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno que debes mostrar a tu profesora, la próxima clase:

  1. Un picaflor mueve sus alas 3 veces por segundo. Calcula la frecuencia en [Hz] de oscilación de las alas y el período en [s]
  2. Un péndulo realiza 16 ciclos demorando 20 [s], en realizarlos. Calcula la frecuencia en [Hz] y el período [s] del péndulo.
  3. Calcula la frecuencia y el período de la Tierra al dar una vuelta alrededor del sol. La frecuencia en [Hz] y el período es [s].
  4. Un resorte completa 8 ciclos en 32 [s]. Calcula su período [s] y la frecuencia [Hz].

domingo, 16 de enero de 2011

Conociendo la Física

La física es una de las ciencias naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar del ser humano, ya que a través de su estudio es posible explicar una serie de fenómenos.

La física ha experimentado un gran desarrollo gracias al esfuerzo de notables científicos, quienes al inventar y perfeccionar instrumentos, aparatos y equipos, han logrado que el ser humano agudice sus sentidos para detectar, observar y analizar los fenómenos.


La física, ciencia básica de la naturaleza

Antiguamente, en la sociedad romana se denominaba físico al médico encargado de proporcionar distintos remedios para la salud. En realidad, el físico no era tan sólo el médico, sino que reunía en si mismo todo el saber científico conocido en su época.














Históricamente, el objetivo de la física ha sido el estudio de los fenómenos naturales, y hasta el siglo XVI estuvo recluida, junto con disciplinas como la biología, la geología, la medicina, la química y la astronomía, dentro de la denominada "filosofía natural".
A lo largo del siglo XIX, la cantidad de conocimientos que formaban el núcleo doctrinal de estas disciplinas se amplío notablemente, lo que ocasionó no sólo su segregación en forma de asignaturas independientes impartidas en las distintas universidades, sino, además, la aparición de especialidades dentro de cada una de ellas.
En el caso de la física, a ramas ya conocidas, como la mecánica, se unieron otras, como el electromagnetismo, la termodinámica y la óptica.


La física puede considerarse la ciencia más básica de entre todas las ciencias naturales, con un campo de interés que se entiende desde lo más pequeño, en el estudio de las partículas elementales que forman la materia, hasta lo más grande, en el análisis de las galaxias y de la estructura del Universo.

Los hallazgos de las ciencias físicas afectan a muchos campos de la actividad humana, y las aplicaciones prácticas que se han generado a partir del estudio de la materia y de la energía han cambiado, en muchos aspectos, la vida de las personas en los últimos siglos, especialmente durante el siglo XX, haciéndola, en general, más cómoda.

Sin embargo, el progreso científico y técnico ha traído ciertos inconvenientes, como nuevas formas de contaminación, agotamiento de recursos naturales, enfermedades, etc. Por tanto, la ciencia en general y la física en particular deben hacer frente a estos nuevos retos que suponen avanzar pero minimizando o evadiendo estos efectos.

Para conocer más de la física, puedes visitar los siguintes sitios: