VIBRACIONES Y ONDAS
ENTORNO CONSTRUCTIVISTA DE APRENDIZAJE
CONTEXTO DEL PROBLEMA
MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE
OSCILADOR LIBRE
PERIODO DEL MAS (2) (SISTEMA
MUELLE-MASA)
PERIODO, AMPLITUD Y
CONDICIONES INICIALES (FRECUENCIA Y FRECUENCIA ANGULAR)
ECUACIÓN DE MOVIMIENTO
DEL MAS (1) (FASE INICIAL)
ECUACIÓN DE MOVIMIENTO
DEL MAS (2) (DETERMINACIÓN)
VELOCIDAD Y ACELERACIÓN
EN EL MAS
COMPOSICIÓN
DE MOVIMIENTOS ARMÓNICOS SIMPLES
¿QUÉ FUERZA
PROVOCA EL MAS? (1) (MUELLE)
¿QUÉ FUERZA
PROVOCA EL MAS? (2) (OTROS MAS)
CARACTERIZACIÓN
ENERGÉTICA DEL OSCILADOR LIBRE
OSCILADOR AMORTIGUADO
OSCILADOR AMORTIGUADO ¿SON
ARMÓNICAS LAS OSCILACIONES AMORTIGUADAS? (PERIODO)
OSCILADOR AMORTIGUADO ¿QUÉ
OCURRE CON SU ENERGÍA?
OSCILADOR FORZADO
OSCILADOR FORZADO. RESONANCIA
(1)
OSCILADOR FORZADO. RESONANCIA
(2)
DE LAS OSCILACIONES A LAS ONDAS
MOVIMIENTO ONDULATORIO
DESCRIPCIÓN MATEMÁTICA
DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO (1). (FUNCIÓN DE ONDA)
DESCRIPCIÓN
MATEMÁTICA DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO (2). (FUNCIÓN
DE ONDA ARMÓNICA)
SUPERPOSICIÓN DE
ONDAS ARMÓNICAS. INTERFERENCIA
PROPIEDADES
DE LAS ONDAS REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN(1)
PROPIEDADES
DE LAS ONDAS REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN(2)
HERRAMIENTAS COGNITIVAS
DESCUBRIENDO EL MOVIMIENTO ONDULATORIO
ALTAVOZ
GOTA SOBRE AGUA
DIAPASÓN
LA “OLA”
TUBO CON AIRE
PULSO EN CUERDA
Cuando agitamos una cuerda, conectamos una radio, encendemos una bombilla, golpeamos un diapasón o nos levantamos coordinadamente para hacer la “ola”, algo que ha ocurrido en un punto del espacio se transmite y se recibe en otro punto diferente.
Aunque el mecanismo físico puede ser distinto de unos casos a otros, en todos ellos una propiedad física (presión, deformación, campo,...) se propaga por el espacio transportando energía de un lugar a otro sin que para ello sea necesario transportar materia.
Decimos entonces que el fenómeno es ondulatorio y entre los puntos se ha propagado una onda.
ONDAS TRANSVERSALES Y ONDAS LONGITUDINALES
Como habrá podido comprobar para que se propague una onda en un medio es necesario que las partículas de éste vibren en sus posiciones de equilibrio. La “ola” avanza porque nos levantamos de nuestros asientos y luego volvemos a sentarnos, el sonido se propaga porque las moléculas del aire oscilan, etc.
Sin embargo, si es observador podrá comprobar que en algunos casos las partículas del medio vibran en la misma dirección de propagación de la onda y en otros lo hacen perpendicularmente. Diferenciamos, por tanto, entre ondas longitudinales y ondas transversales.
¿Las puede identificar en los ejemplos anteriores?.
PULSOS, TRENES DE ONDAS Y ONDAS CONTINUAS
En los ejemplos anteriores habrá podido comprobar que el movimiento ondulatorio puede consistir en un pulso, en un grupo de pulsos (tren de ondas) o en una sucesión continua de ellos . En general los pulsos pueden tener cualquier forma. Además a medida que se propagan pueden mantenerla o no. Con los trenes de ondas y las ondas continuas ocurre lo mismo.
ONDAS MECÁNICAS Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
Aunque los fenómenos ondulatorios tienen una base común a todos ellos, también es verdad que en algunos casos manifiestan diferencias muy notables. Quizás el ejemplo más significativo se produzca al comparar los fenómenos acústicos y luminosos.
¿Cómo puede explicarse que en una campana en la que se ha hecho el vacío no se propague el sonido pero sí lo haga la luz?
Si al eliminar el aire de la campana desaparece el sonido ¿por qué no ocurre lo mismo con la luz que emite la bombilla?.
Alguien podría pensar que la luz no es un fenómeno ondulatorio y que, en consecuencia, no necesita de ningún medio para propagarse, sin embargo, las experiencias hechas a comienzos del siglo XIX por Young y Fresnel no dejaron lugar a dudas: la luz tiene propiedades semejantes a las del sonido y el resto de movimientos ondulatorios (por ejemplo la difracción).
La búsqueda del medio de propagación de la luz (éter) ocupó a los físicos durante buena parte del siglo XIX. A comienzos del siglo XX, Einstein vino a poner las cosas en su sitio: la luz y el resto de ondas electromagnéticas no necesitan ningún medio para propagarse.
Todos los movimientos ondulatorios tienen su origen en una vibración. Si vibran las cuerdas bucales se produce la voz, si lo hace el fondo marino se produce un tsunami. Las ondas electromagnéticas se originan en la vibración de una carga eléctrica.
¿Qué se propaga por el aire en el caso de un sonido?
¿Qué se propaga por el vacío en caso de un rayo de luz?
PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN. INTERFERENCIA
Cuando dos partículas se encuentran en un punto del espacio colisionan. Cuando dos ondas se encuentran en un punto del espacio interfieren, es decir, dan lugar a otra onda suma de las anteriores. Este hecho no altera la propagación de las ondas individuales, que continúa por el medio igual que antes de producirse la interferencia.
Interferencia de dos pulsos
Interferencia de dos movimientos ondulatorios sobre la superficie del agua
Los casos más importantes de interferencia son:
Ondas idénticas que se encuentran desfasadas en un punto del medio
Ondas de distinta frecuencia que dan lugar a batidos
Ondas idénticas que viajan en sentidos contrarios
PROPIEDADES DE LAS ONDAS
Reflexión
Refracción
Difracción
Efecto Doppler
