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Las ondas

abril 7, 2020
profesor-de-fisica - fisica juegos
  1. ¿Qué es una ola?
  2. Propagación y desplazamiento.
  3. Propagación y energía.
  4. Velocidad
  5. Los diferentes tipos de olas
  6. Olas periódicas

¿Qué es una ola?

Definición: una onda corresponde a una «perturbación» temporal que ocurre en un punto en el espacio y que se transmite a ciertos puntos vecinos que ellos mismos transmiten esta perturbación a sus vecinos, etc.

Esta definición lleva a aclarar el significado del término «perturbación».

Designa una cantidad física cuyo valor se desvía (aumenta o disminuye) del que inicialmente poseía en un estado de equilibrio.

Algunos ejemplos de disturbios:

  • Comprimir un resorte (perturbación de longitud)
  • Extienda una banda elástica (alteración de la longitud)
  • Encienda un radiador en una habitación con una temperatura estable (alteración de la temperatura)

Esta definición también especifica que la perturbación en cuestión es «temporal», de hecho, una vez que se transmite a los puntos vecinos, las cantidades físicas «perturbadas» recuperan su valor inicial y lo mantienen a menos que se produzca una nueva perturbación. suceder

Propagación y desplazamiento.

Una onda no transmite material sino una perturbación, el material puede eventualmente comenzar a moverse y desviarse temporalmente de su posición de equilibrio, pero luego vuelve a su posición inicial.

Como una ola no es una transferencia de materia, no decimos que sea «se mueve«Pero más bien que ella»se extiende«.

Propagación y energía.

La onda no transmite materia sino energía cuyo valor depende de la naturaleza de la perturbación y su intensidad.

Debido a la conservación de la energía, cuanto más se distribuye la onda en un vasto espacio, menos se concentra espacialmente la energía. En consecuencia, la energía transmitida en un punto en el espacio es generalmente más débil ya que este punto está lejos de la fuente de perturbación.

Por ejemplo:

  • El sonido se vuelve cada vez menos fuerte a medida que se aleja de la fuente de sonido.
  • La luz de una lámpara se percibe con cada vez menos intensidad si uno se aleja de ella.

Nota: se pueden agregar fenómenos de amortiguamiento, es decir, que parte de la energía transmitida se convierte (en energía térmica) y ya no participa en la propagación.

Velocidad

Definición: La velocidad corresponde a la velocidad a la que se propaga una ola en un medio dado

Este tamaño se observa «c«(Minúscula), se expresa en las mismas unidades que una velocidad (en metros por segundo, kilómetros por hora, etc.)

Si una ola se propaga a una distancia «d» durante un período de tiempo Δt entonces su velocidad es la relación de esta distancia por esta duración, de ahí la siguiente relación:

c = d: Δt

Si la distancia está en metros y la duración en segundos, entonces la velocidad está en metros por segundo

Si la distancia es en km y la duración en horas, entonces la velocidad es de kilómetros por hora, etc.

Ejemplo

Si una ola se propaga a una distancia de 10 metros en dos segundos, entonces

c = d: Δt

c = 10: 2

c = 5 m / s

También podemos expresar la distancia de propagación: d = c. Δt

También podemos expresar el tiempo de propagación: Δt = d: c

La velocidad de una ola depende de:

  • de la naturaleza de la ola (de la cantidad física perturbada)
  • La naturaleza del medio (vacío, sólido, líquido, gas, metal, madera, etc.)
  • características físicas del ambiente (temperatura, densidad, presión, etc.)

Los diferentes tipos de olas

  • Ondas mecanicas

La perturbación que se propaga consiste en la deformación de un medio material, que se puede estirar, comprimir, bajar, elevar … Por definición, tal onda no puede propagarse en el vacío, requiere una materia (sólida, líquida o gaseosa). )

Ejemplo de onda mecánica:

  • una onda (nota: la palabra onda se traduce al inglés por «onda», que también significa «onda»)
  • agitando una cinta china
  • agitando un látigo
  • su
  • onda sísmica

Nota: una ola en un estadio tiene ciertas características de una ola, en un momento dado una «columna» de espectadores se levanta y luego regresa a su posición inicial mientras deja que los vecinos de la siguiente columna se levanten en su turno, etc.

  • Ondas electromagnéticas

Propagan variaciones en el «campo» eléctrico y el «campo» magnético posibles en ciertos materiales pero también en el vacío.

Pueden tomar varios, como luz visible, microondas, ondas de radio, infrarrojos, ultravioleta, rayos X o incluso rayos gamma.

  • Las ondas sonoras

Esta es una categoría particular de ondas mecánicas que corresponde a la propagación de sobrepresiones en el material que luego se comprime temporalmente y luego se relaja relajado. Dependiendo de su frecuencia pueden ser sonidos audibles, ultrasonidos o infrasonidos

Olas periódicas

Definición: se dice que una onda es periódica si la perturbación que se propaga se repite de manera idéntica a intervalos de tiempo constantes.

La periodicidad de una onda generalmente depende de la periodicidad de su fuente y si la fuente es periódica, entonces la onda que genera tiene el mismo período.

Si, por ejemplo, una varilla se sumerge dos centímetros durante 50 segundos, se retira durante 50 segundos y la operación se repite de manera idéntica, entonces las ondas producidas son ondas periódicas (con un período de 100 segundos).

Ciertas ondas son sistemáticamente periódicas, en particular el caso de las ondas sonoras y las ondas electromagnéticas.

Como cualquier fenómeno periódico, dicha onda se caracteriza por su período, su frecuencia y su amplitud, pero también está asociada con otra cantidad: la longitud de onda que refleja una periodicidad espacial y no solo una periodicidad temporal.

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