Introducción
Cuando tocamos algún instrumento,
ejemplo una guitarra, observamos las olas del mar o simplemente encendemos la
radio, todos estos ejemplos tienen algo
en común: y es que existe un movimiento ondulatorio desde un punto “a” hasta un punto “b” o dicho de otra manera se forma una onda.
En el siguiente informe se demuestra
experimentalmente como se forma una onda transversal y longitudinal, y que las
diferencia. Con ayuda del simulador del tanque de ripple observar el
comportamiento de una onda cuando existe una interferencia u obstáculo. Posteriormente
con base en la teoría se realizó el análisis y las conclusiones
correspondientes
Marco Teórico
Una onda: es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia
el medio que rodea ese punto; Las ondas
requieren un medio físico para
propagarse por un medio como el aire, el vacío, agua o cualquier otra sustancia
sólida, liquida o gaseosa. 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.
La Propagación
de ondas: es la transferencia de energía que sucede a través
de todo el medio donde se propaga la onda. Un ejemplo de
la propagación es cuando se toma un cuerda la cual es atada en uno de
sus extremos a un punto fijo y el otro es tomado y agitado hacia arriba y luego
hacia abajo, se crea una perturbación la cual viaja por toda la cuerda en forma
de movimiento vibratorio.
La velocidad de propagación:
Es la relación entre un espacio
recorrido igual a una longitud de onda y el tiempo en que se realiza el
movimiento. Se indica con la letra V y es igual al producto de la frecuencia
(f) por la longitud de onda (A), quedando su expresión matemática de la
siguiente manera: V = λ*f
Pulso de ondas: Es el recorrido que realiza
una onda desde su punto de reposo (eje
X) hasta llegar de nuevo a este, el movimiento llega a un punto f máximo en el
eje Y positivo y negativo
Tren de onda: Ocurre cuando las ondas al moverse lo hacen una tras otra, como si fuera un tren
donde van los vagones uno tras otro.
Superposición de
ondas: Es
cuando dos ondas se propagan en el mismo medio, en la misma dirección o
contraria, se superponen, es decir, las ondas individuales se suman produciendo
una onda resultante. La elongación en cada punto corresponde a la suma
algebraica de las amplitudes de cada una de las ondas por separado. Cuando se
produce la superposición de las ondas, estas siguen avanzando después del
encuentro conservando sus propiedades (Amplitud, frecuencia, longitud de onda,
velocidad).
La interferencia:
es
un fenómeno en el que dos o más ondas
se fusionan para formar una onda
resultante de mayor, menor o igual amplitud, usualmente la interferencia se refiere
a la interacción de ondas que correlacionan,
porque han surgido de la misma fuente o porque tienen una frecuencia
igual o muy próxima.
Tipos de ondas
Ondas viajeras: Son la que se propagan en el
medio libremente, se dividen en ondas transversales y longitudinales, siendo
las ondas transversales las que se forman cunado la dirección en que vibra las
moléculas del medio material es perpendicular a la dirección, es decir, entre
ambas se forma un Angulo de 90 º,. Y las ondas longitudinales es donde las
moléculas del medio vibran en la misma dirección en la cual se propaga la onda.
Ondas
estacionarias:
Son las que se propagan por un medio de manera limitada un ejemplo es, cuando
tocamos una cuerda de una guitarra, la
onda se propaga en una cuerda la cual está sujeta a un punto fijo, al
llegar al punto esta ejerce una fuerza sobre el soporte, entonces esta
reacciona enviando ondas reflejadas por la cuerda en sentido opuesto. Esta onda
tiene la misma frecuencia y longitud que la onda original, con determinad
frecuencia las dos ondas interfiere para producir una onda estacionaria.
Ondas
electromagnéticas:
Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse.
Incluyen, la luz visible y las ondas de radio, televisión
y telefonía. Todas se propagan en el vacío, la velocidad de la
onda depende del medio por el que se propague si la onda viaja por el vació su
velocidad es igual a la de la luz 300.000Km/segundo. Si se propaga por el aire
cambia, pero es prácticamente igual a la del vació.
Procedimiento experimental
Durante el ejercicio de la
práctica efectuada se realizó una serie de procedimientos necesarios para
observar el comportamiento de una onda.
Experimento#1
Para esta experiencia se utilizó
una cuerda atada en uno de los extremos de una silla, posteriormente fue agitada
hacia arriba y luego hacia abajo para demostrar cómo se forman las ondas
transversales.
Experimento#2
En este experimento dos
estudiantes apoyados en una mesa utilizaron un resorte para demostrar cómo se
forman las ondas longitudinales
Experimento#3
Para la siguiente experiencia con
ayuda el simulador del tanque de ripple para demostrar la superposición de
ondas, interferencia, y el comportamiento de las ondas ante obstáculos.
Análisis de resultados
Experiencia#1
Al tener la cuerda en un punto
fijo se le aplicó una fuerza hacia arriba y luego hacia abajo eso dio como
resultado una perturbación en la onda, y esa perturbación se propagaba a lo
largo del medio generando una onda de pulso moviéndose hacia la derecha a
cierta velocidad. Como Lo podemos observar en el siguiente
En el vídeo pudimos ver como se
desplazaba esa onda por medio de la cuerda, al estar en un punto fijo no tiene más medio por donde propagarse lo que
hace que rebote y pierda energía. Pero no se podía observar claramente las
partes que la componían. Por ello dos miembros del grupo efectuaron el mismo
experimento pero en lugar de la cuerda utilizaron un resorte, lo que dio como
resultado que se observara una onda clara para poder definir las partes que la
componen.
Experiencia #2
La onda
longitudinal se formó cuando
jalamos y empujamos con rapidez el extremo del resorte, hacia o
alejándose el extremo con la mano. En este caso observamos que el medio vibra en dirección paralela a la
dirección de viaje de la onda, una parte del resorte se comprime, y una onda de
compresión viaja por él. Entre las compresiones sucesivas hay una región
estirada, llamada enrarecimiento Las
compresiones y los enrarecimientos viajan en la misma dirección, a lo largo del
resorte.
Por ello esta onda se produjo debido al movimiento a lo largo de la dirección de la onda, y no
en ángulo recto con ella.
Experiencia#3
1. El comportamiento de las ondas ante
obstáculos:
Con ayuda del simulador se pudo
observar el comportamiento de una onda frente a un obstáculo, el experimento se
realizó con dos tipos de obstáculos: uno pequeño y el otro con una breve abertura.
El resultado fue que la onda al atravesar el obstáculo lo rodeo y siguió su
camino, mientras con el que tenía una leve abertura se pudo observar como la
onda lo atraviesa. Esta depende de dos factores el tamaño de la abertura y la
longitud de la onda.
2. Interferencia de ondas:
En el simulador se produjo una
interferencia haciendo clic en la onda, lo que se pudo ver es que las ondas se
entrecruzan pero unos segundos después continúan su camino sin experimentar
ninguna modificación. En conclusión varias ondas pueden pasar simultáneamente por
el mismo punto sin modificarse.
3. Superposición de ondas:
El principio de superposición es
un proceso similar a la interferencia entre ondas con la diferencia que en la superposición
las ondas chocan y no siguen su camino, sino que generan otra onda resultante.
A continuación se muestra un vídeo sobre la experiencia numero 3
Conclusión
En la vida
cotidiana hemos
visto las ondas producidas al dejar caer
una piedra, o las que se forman en una
cuerda al sacudirla. Podemos decir que la onda es una forma de transmisión de
energía, sin transporte neto de materia, mediante propagación de alguna forma
de perturbación. Las ondas se encuentran en nuestro entorno, estas se expresan
cuando hablamos, cuando hacemos uso de la radio, televisión, en las olas del
mar, al usar instrumentos de cuerdas como la guitarra, en el campo de la
medicina se usan los rayos X que son
especialmente útiles en la detección de enfermedades del esqueleto, por esto las ondas se consideran esenciales en la
vida del hombre ya que la luz
o el sonido se transmiten de esta manera.
