ONDAS TRANSVERSALES

ONDA TRANSVERSAL

Una onda transversal es una onda en la que cierta magnitud vectorial presenta oscilaciones en alguna dirección perpendicular a la dirección de propagación.

ONDA PLANA TRANSVERSAL

Las ondas electromagnéticas son casos especiales de ondas transversales donde no existe vibración de partículas, pero los campos eléctricos y magnéticos son siempre perpendiculares a la dirección de propagación, y por tanto se trata de ondas transversales.

ONDA TRANSVERSAL ESFÉRICA

LABORATORIO

EJERCICIOS ONDAS TRANSVERSALES

 1. La ecuación de una onda transversal que se propaga en una cuerda viene dada por y(x, t) =10 sen(2pt – px/0,10), escrita en el SI. Hallar:

a) La velocidad de propagación de la onda. 

b) La velocidad y aceleración máxima de las partículas de la cuerda.

Considerando la ecuación general de la cuerda:

e identificando términos se obtiene:

La velocidad de propagación de la onda resulta entonces igual a:

La velocidad con que se mueve una partícula cualquiera de la cuerda es:

siendo su valor máximo cuando el coseno se haga la unidad. Es decir: 20p ms^-1.

En cuanto a la aceleración es:

y su valor máximo: 40p2 ms-2

2. Una onda sinusoidal transversal que se propaga de derecha a izquierda tiene una longitud de onda de 20 m, una amplitud de 4 m y una velocidad de propagación de 200 ms Hallar: 

a) La ecuación de la onda.

b) La velocidad transversal máxima de un punto alcanzado por la vibración. 

c) Aceleración transversal máxima de un punto del medio.

a) La ecuación de la onda, suponiendo que la dirección de propagación es el eje X y que la de vibración es el eje Y, es:

b) La velocidad de un punto del medio es:

siendo su valor máximo: 80p ms^-1

c) En cuanto a la aceleración:

y su valor máximo: 1600p2 ms^-2.

EJERCICIOS TIPOS ICFES

1. La figura corresponde a una foto de una onda que se propaga hacia la derecha una distancia de 6 metros. Con esta información podemos señalar que la longitud de onda es:

a)      18 m

b)      6 m

c)      3 m

d)     2 m

 2. Se  afirma lo siguiente:

              I El sonido es una onda electromagnética

             II La luz es una onda mecánica

            III El sonido es una onda longitudinal

             IV. El  sonido es una onda transversal

Es (son) correcta (s)

a)      sólo I

b)      sólo II

c)      sólo III

d)      IV y III

ONDAS LONGITUDINALES

ONDAS LONGITUDINALES

Una onda longitudinal es una onda mecánica en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales reciben también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. Algunos ejemplos de ondas longitudinales son el sonido y las ondas sísmicas de tipo Pgeneradas en un terremoto.

En teoría de campos también pueden existir ondas no mecánicas de tipo longitudinal, aunque las ondas electromagnéticas son siempre ondas transversales nunca longitudinales debido a que el fotón es una partícula sin masa.

PROBLEMAS

1.Una onda longitudinal se propaga a lo largo de un resorte horizontal en el sentido negativo del eje de las x, siendo 20 cm la distancia entre dos puntos que están en fase. El foco emisor, fijo al resorte, vibra con una frecuencia de 25 Hz y una amplitud de 3 cm (se supone que no hay amortiguamiento). Encontrar: a) La velocidad con que se propaga la onda. b) La ecuación de onda sabiendo que el foco emisor se encuentra en el origen de coordenadas y que en t = 0, y(x, t) = 0. c) La velocidad y aceleración máximas de una partícula cualquiera del resorte.

a) La velocidad de propagación de la onda es: v = ln = 20×10-2×25 = 5 ms-1

b) Al ser A = 3×10-2 m y n = 25 Hz, la ecuación de onda escrita en el SI es:

c) La velocidad de un punto cualquiera del resorte vale:

y la aceleración de un punto cualquiera del resorte:

2.Dos movimientos ondulatorios coherentes de frecuencia 640 hertz, se propagan por un medio con la velocidad de 30 ms^-1. Hallar la diferencia de fase con que interfieren en un punto que dista de los orígenes de aquellos respectivamente 25,2 y 27,3 m.

La función de onda de cada movimiento viene dada por:

La diferencia de fase entre estos dos movimientos será entonces:

PROBLEMAS TIPO ICFES

1. Una persona que oye la nota emitida por el mismo percibe un nivel de presión de 64 dB. Calcular la longitud de onda, escribir la ecuación de onda y determinar la intensidad de la onda en W/m2. Densidad del aire  = 1,29 g/litro. Velocidad de propagación del sonido v = 344 m/s.

a. 1m, p= 3.98 2·10 cos(6.0 660.3), 2,5·10 W/m2

b. 1.56 m, p= 3.20 2·10 cos(5.0550.4 ), 2.26·10 W/m2

c. 1.25 m, p=3.17 2·10 cos(5.0 550.4 ), 2.26·10 W/m2.

d. 1.35 m, P= 3.45 2·10 cos(6.0 660.3), 2,5·10 W/m2

2. Una fuente sonora isótropa produce un nivel de intensidad de 65 dB a 1 m de distancia. Las condiciones ambientales son densidad del aire 1.27 kg.m-3 y velocidad del sonido 340 m/s. Calcular (a) la potencia emitida por la fuente; (b) el valor máximo de la presión de la onda sonora a 2 m de la fuente ¿Cuál es el valor rms correspondiente?. Umbral de percepción de intensidad I0= 10-12 W·m-2

a.  4·10*-5W, 2.61·10*-2 Pa, 1.85·10*-2 Pa.

b.  5·10*-5W, 3.55·10*-2 Pa, 1.85·10*-2 Pa

c.  4·10*-5W, 3.55·10*-2 Pa,  1.98·10*-2 Pa

d.  5·10*-5W, 2.61·10*-2 Pa,  1.98·10*-2 Pa

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ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Todas se propagan en el vacío a una velocidad constante, muy alta (300 0000 km/s) pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse.
Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos. 
Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.
ORIGEN Y FORMACIÓN

Las cargas eléctricas al ser aceleradas originan ondas electromagnéticas

El campo E originado por la carga acelerada depende de la distancia a la carga, la aceleración de la carga y del seno del ángulo que forma la dirección de aceleración de la carga y al dirección al punto en que medimos el campo( sen q). Un campo eléctrico variable engendra  un campo magnético variable y este a su vez uno eléctrico, de esta forma las o. e.m. se propagan en el vació sin soporte material.

Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía.


LABORATORIO:

LABORATORIO:

PROBLEMAS RESUELTOS:

PROBLEMAS TIPO ICFES:

Cuando una onda electromagnética pasa de un medio de índice n a otro de índice n´ mayor, su velocidad disminuye, ¿que le ocurre a su frecuencia?   Disminuye   Depende del ángulo con el que incida   Aumenta   No cambia Al pasar de un medio dieléctrico a otro de índice diferente una onda electromagnetica cambia de longitud de onda.   Sólo en el espectro visible   Nunca   Siempre   Si el índice del segundo medio es mayor.

ONDA MECÁNICA

  ONDA MECÁNICA 

Una onda mecánica es una perturbación de las propiedades mecánicas de un medio material, (posición, velocidad y energía de sus átomos o moléculas) que se propaga en el medio.

todas las ondas mecánicas requieren:

1. Alguna fuente que cree la perturbación 
2. Un medio en el que se propague la perturbación 
3. Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro 

                   

                   

El sonido es el ejemplo mas conocido de la onda mecánica, que en los fluidos propaga como onda longitudinal de presión. Los terremotos, sin embargo, se modelizan como ondas elásticas que se propagan por el terreno.

                                         


PROBLEMAS

PROBLEMAS TIPO ICFES
1. cual es la velocidad de una onda transversal a lo largo de un hilo metálico sometido a la tensión de 89,0N si una bobina del mismo, que tiene 305,0m pesa 35,5N? 

a. 80,0 m/s
b. 83,52 m/s
c. 87,44 m/s
d. 89,63 m/s

2. una cuerda de 100m de longitud tiene una masa de 0,250 kg. ¿con qué velocidad se propagará una onda transversal en un trozo de dicha cuerda cometido a a tensión de 30,0N?

a. 109,545 m/s
b. 115,75 m/s
c. 103,98 m/s
d. 107,534 m/s

ONDAS

ONDAS

Una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético.

Que transporta: 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. 
Como se transporta: una onda se transporta o ''propaga'' porque existe un medio en el que la perturbación hace eco en una dirección determinada transportándola energía en esa dirección.

Frente de onda

Se denomina frente de onda al lugar geométrico en que los puntos del medio son alcanzados en un mismo instante por una determinada onda. Dada una onda propagándose en el espacio o sobre una superficie, los frentes de onda pueden visualizarse como superficies que se expanden a lo largo del tiempo alejándose de la fuente que genera las ondas sin tocarse entre sí.

Forma del frente de onda

Para ondas tridimensionales el frente de onda suele ser plano o esférico (sólo si existe algún tipo de anisotropía o heterogenidad encontramos otras superficies más complicadas). Para ondas bidimensionales, como las de la superficie del agua, el frente suele ser plano o circular (en caso de anisotropía o inhomogeneidad pueden aparecer otras formas).

 

Pulso

En física se conoce como pulso a una variación repentina en una cantidad que por lo general suele ser constante. Este término se refiere a un cambio de posición en un medio, visto y descrito como la amplitud, debido a la vibración. Una serie de tales variaciones repentinas también se le conoce como pulso.

Ondas periódicas

Las ondas más interesantes de la naturaleza son periódicas. Eso quiere decir que no es una única perturbación la que viaja, sino que son muchas (muchísimas) perturbaciones, una atrás de la otra, todas iguales y equiespaciadas. Eso es una onda periódica.
                                  
                                    
En este clase de ondas,las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. La forma más simple de onda periódica es la onda armónica (sinusoidal).