Energía de onda

Unidad 4: Ondas

Oscilaciones Armónicas simples:

son oscilaciones que describen Sucesos iguales en tiempos iguales. Este tipo de sucesos se denominan Isócronos. Es decir que las oscilaciones armónicas simples son aquellas que son Perfectamente isócronas.

Amplitud De un MAS:

es el máximo desplazamiento de un Sistema desde la posición de equilibrio.

Periodo es el tiempo que tarda en producirse una Oscilación completa, es decir, el tiempo mínimo para volver a la misma posición

Frecuencia:

número de oscilaciones o vibraciones en la unidad De tiempo

Desplazamiento

: es la distancia en una dirección determinada desde la posición de Equilibrio.

Diferencia De fase:

si dos oscilaciones continúan haciendo Exactamente lo mismo en el mismo momento, se dice que están en fase (sincronizadas), Siempre pasan por su posición de equilibrio movíéndose en la misma dirección y En el mismo momento. Si dos oscilaciones no están movíéndose en fase, decimos Que presentan una diferencia de fase.

MAS: Condiciones necesarias:

la aceleración es Proporcional al desplazamiento desde el centro de equilibrio, el vector Aceleración apunta hacia la posición de equilibrio (es contraria al Desplazamiento).

Pulso Ondulatorio

Imagine una cuerda tensa de longitud Infinita o extremadamente larga. Si se toma un extremo de la misma y se la Agita una sola vez moviendo la mano hacia arriba y hacia abajo, se producirá Una perturbación que viajará a lo largo de esta. Esto se lo conoce como pulso
Onda progresiva continua onda que transfiere energía, sin interrupción en la transferencia sin Movimiento de masa del medio, cuyos puntos del medio en el cual viaja la onda Tienen igual amplitud.

Ondas Longitudinales y transversales:

las ondas Longitudinales son aquellas en las cuales la vibración de las partículas es Paralela a la dirección de propagación de la energía. Las transversales son Aquellas en las cuales la vibración de las partículas es perpendicular a la Dirección de propagación de la energía. En un gráfico es imposible saber si se Trata de una onda transversal o longitudinal.

Rayo De una onda línea imaginaria que indica la dirección En la cual la energía en transportada

Frente De una onda línea imaginaria que une puntos consecutivos Que vibran en fase. Son perpendiculares al rayo de las ondas.

Cresta punto que se ubica en la posición más alta de una Onda

Valle punto que se ubica en la posición más baja de una Onda

Compresión  consideremos un recipiente con aire en su Interior; supongamos que la parte superior del recipiente está cubierta con una Membrana elástica que no deja pasar el aire hacia afuera. Ahora apretemos la Membrana para comprimir el aire dentro del recipiente. Para empezar, el aire Adyacente a la membrana se comprime. Al transcurrir el tiempo esta regíón deja De estar comprimida, pero el aire que ocupa la regíón adyacente, dentro del Recipiente, se comprime a su vez. De esta forma la compresión se va propagando A lo largo de todas las regiones del aire dentro del recipiente. Es decir, la Perturbación que aplicamos al apretar la membrana, que comprimíó el aire en la primer Regíón, se fue propagando al resto del aire. Por tanto se generó una Onda. En este caso la onda es de compresión del aire y el medio en que se propaga es precisamente el aire.

Rarefacción

Otra Posibilidad es que en lugar de apretar la membrana la estiremos hacia arriba. En este caso el aire que queda junto a la membrana ocupa un volumen mayor que El que tenía originalmente. Como las cantidades de aire son las mismas, ahora El aire queda diluido, es decir, rarificado. Este efecto es el opuesto al de Compresión. Por lo tanto, al estirar la membrana la regíón adyacente a ella Experimenta una rarefacción.
En instantes posteriores las diversas regiones del Gas se van rarificando. Es decir, la perturbación, que ahora es la rarefacción, Se ha propagado en el aire. Es este caso, la onda así creada es de rarefacción.

Longitud De onda:

distancia entre dos crestas o dos valles Consecutivos.

Velocidad De propagación:

rapidez o taza  a la cuál la energía o el frente de ondas se Propaga. Es el producto de la longitud y la frecuencia

Ondas Mecánicas y electromagnéticas:

las ondas Electromagnéticas son ondas transversales que no necesitan un medio material Para propagarse y todas viajan a la misma velocidad que es la velocidad de la Luz. Estas ondas está formadas por partículas llamadas fotones. Las ondas de Radio tienen una longitud de onda de orden 10²m, las infrarrojas de 10^-5m, la luz visible 10^-7m, la ultravioleta 10^-8m, Los rayos x 10^-11m y los rayos gamma 10^-13m. Las ondas Mecánicas necesitan un medio material para propagarse.

Intensidad De onda:

potencia transmitida perpendicularmente Por la onda por unidad de superficie.

Reflexión cuando una frente de onda llega a una superficie de separación entre Dos medios, parte o todo el frente vuelve al medio del cual proviene Desviándose

Ley De Snell si una onda mueve en el medio en el que Incide con una velocidad v y en el medio en el que se refracta con una Velocidad v´ la relación entre sus ángulos de incidencia y de refracción estará Dada por: sen i / v = sen r / v´

Indice De refracción:

n= sen i / sen r con i en el aire o En el vacío

Refracción cuando un frente de onda llega a una superficie Refringente de separación entre dos medios, parte del frente se desvía cuando Pasa al otro medio

Reflexión Total interna:

cuando un ángulo de incidencia toma Determinado valor, el rayo refractado forma un ángulo de 90° con la normal y se Alinea con la frontera. Este ángulo se denomina ángulo límite. Cuando el ángulo De refracción es mayor al límite no se produce refracción y el fenómeno se Denomina reflexión total interna.

Difracción cuando las ondas atraviesan orificios o rodean Obstáculos que aparecen en su trayectoria tienden a desviarse curvándose. LA difracción es más importante cuando la longitud de onda y el orificio o el Obstáculo tienen aproximadamente el mismo tamaño.

Principio De superposición si dos o más ondas se superponen El desplazamiento resultante de los puntos se obtiene sumando el  desplazamiento  producido por cada punto de las ondas individuales

Interferencia constructiva y destructiva

Cuando la cresta de una Onda se superpone a la cresta de otra, los efectos individuales se suman. El Resultado es una onda de mayor amplitud. A este fenómeno se le llama Interferencia constructiva, o refuerzo, en donde se dice que las ondas están en Fase. Cuando la cresta de una onda se superpone al valle de otra, los efectos Individuales se reducen. La parte alta de una onda llena simplemente la parte Baja de la otra. A esto se le llama interferencia destructiva, o cancelación, Donde decimos que las ondas están fuera de fase.

Polarización de Ondas

:es Un fenómeno que se da solo en ondas transversales. Una onda electromagnética Está polarizada en un plano si todas las oscilaciones del campo Electromagnético se producen en un único plano.

Métodos de Polarización

: las ondas puede polarizarse usando filtros llamados polarizadores, éstos absorben las oscilaciones que se producen en todos los planos menos en Uno. La intensidad de las ondas polarizadas que atraviesa este filtro a partir De ondas no polarizadas es la mitad de la incidente. El fenómeno de Polarización también se logra por reflexión en una superficie aislante. Esto es Lo que ocurre cuando usamos anteojos de sol.  La cantidad de luz que pasa por los lentes es menor pero no es la misma Para todos los ángulos.

Ley de la inversa Del cuadrado:

la intensidad de una onda Que se desplaza desde una fuente puntual uniformemente  es inversamente proporcional al cuadrado de La distancia a la fuente.

Ley de Malus:

la intensidad de una onda que atraviesa un polarizador Cuando sobre este incide luz polarizada, es igual a la intensidad incidente Multiplicada por el coseno del ángulo que forma el plano de polarización con el Plano del polarizador.

Patrones de interferecia

Si dos fuentes emiten ondas con la misma frecuencia y en Fase (o con una diferencia de fase constante se dice que las fuentes son Coherentes. Cuando estas ondas interfieren se forma sobre una pantalla un Patrón donde los máximos aparecen separados una misma distancia.

Difracción a través de una doble rendija:

Si en vez de utilizar dos fuentes se utiliza una única fuente de luz monocromática y se la hace pasar a través de dos rendijas Colocadas una muy cerca de la otra, debido a la difracción, las rendijas se Comportaran como dos fuentes emisoras obteniéndose un patrón de interferencia Como si fuera emitido por dos fuentes coherentes

Naturaleza de las ondas estacionarias:

cuando una onda viajera llega a una superficie y se Refleja, se superpone con su reflejo y ambos tienen la misma forma, frecuencia, Longitud y amplitud se forma una onda estacionaria.

Condiciones de contorno:

Las condiciones de contorno posibles para las cuerdas son: Dos extremos fijos, un extremo fijo y el otro libre, dos extremos libres. Las Condiciones de contorno para las tuberías son: dos extremos cerrados, un Extremo cerrado y el otro abierto, dos extremos abiertos. Fundamental y primer Armónico es lo mismo.

Nodos y antinodos

En una onda estacionaria hay puntos donde el desplazamiento Es siempre cero. Estos nodos se denominan nodos. Hay puntos donde la amplitud Es máxima, dichos puntos se denominan antinodos.

Diferencias entre ondas estacionarias y progresivas

En una onda estacionaria no hay transferencia de Energía en las progresivas o viajeras si. En las estacionarias la amplitud en Cada lugar es constante pero varía entre nodos, la amplitud máxima está en los Antinodos y la amplitud cero en los nodos, en las ondas viajeras todas tienen La misma amplitud. En las estacionarias todas las oscilaciones entre nodos Consecutivos están en fase en las viajeras las oscilaciones separadas una Longitud de onda están en fase pero no las que están a menos de una longitud de Onda. El patrón de ondas estacionarias es inmóvil mientras que en las viajeras Es progresivo.