CENTRO DE ESTUDIO TECNOLOGICO DEL MAR #29

Nombre del Alumno: Ángel Enrique Mejía Rodríguez

Grado: 6 Grupo: A

Materia: Tema de Física

Movimiento Ondulatorio

Proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico, u oscilación, alrededor de una posición de equilibrio.

Puede ser una oscilación de moléculas de aire, como en el caso del sonido que viaja por la atmósfera, de moléculas de agua (como en las olas que se forman en la superficie del mar) o de porciones de una cuerda o un resorte.

En todos estos casos, las partículas oscilan en torno a su posición de equilibrio y sólo la energía avanza de forma continua. Estas ondas se denominan mecánicas porque la energía se transmite a través de un medio material, sin ningún movimiento global del propio medio. Las únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación son las ondas electromagnéticas; en ese caso las oscilaciones corresponden a variaciones en la intensidad de campos magnéticos y eléctricos.

Tipos de movimiento ondulatorio

Las ondas son una perturbación periódica del medio en que se mueven. En las ondas longitudinales, el medio se desplaza en la dirección de propagación. Por ejemplo, el aire se comprime y expande en la misma dirección en que avanza el sonido. En las ondas transversales, el medio se desplaza en ángulo recto a la dirección de propagación. Por ejemplo, las ondas en un estanque (figura 2) avanzan horizontalmente, pero el agua se desplaza verticalmente.

Junto a la clasificación de las ondas en mecánicas y electromagnéticas, es posible distinguir diferentes tipos de ondas en relación con su ámbito de propagación:

* Monodimensionale s : Son aquellas que, como las ondas en los muelles o en las cuerdas, se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio. * Bidimensionales: Se propagan en cualquiera de las direcciones de un plano de una superficie. Se denominan también ondas superficiales y a este grupo pertenecen las ondas que se producen en la superficie de un lago cuando se deja caer una piedra sobre él. Atendiendo a la periodicidad de la perturbación local que las origina, las ondas se clasifican en: *Periódicas : Corresponden a la propagación de perturbaciones de características periódicas, como vibraciones u oscilaciones que suponen variaciones repetitivas de alguna propiedad. Así, en una cuerda unida por uno de sus extremos a un vibrador se propagará una onda periódica. *No periódicas: La perturbación que las origina se da aisladamente y en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas,

como en el caso de las fichas de dominó, se denominan también pulsos.

Descripción del movimiento ondulatorio

El diagrama representa la descripción del movimiento ondulatorio y en el que se distingue lo siguiente:

La posición más alta con respecto a la posición de equilibrio se llama cresta. La posición más baja con respecto a la posición de equilibrio se llama valle. El máximo alejamiento de cada partícula con respecto a la posición de equilibrio se

llama amplitud de onda . Elongación es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y

la línea de equilibrio. El ciclo es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta. El periodo es el tiempo transcurrido entre la emisión de dos ondas consecutivas. Al número de ondas emitidas en cada segundo se le denomina frecuencia (hertz). La distancia que hay entre cresta y cresta, o valle y valle, se llama longitud de onda. Nodo es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.

Unidades de medida

El movimiento ondulatorio se mide por la frecuencia, es decir, por el número de ciclos u oscilaciones que tiene por segundo.

La unidad de frecuencia es el hertz (Hz), que equivale a un ciclo por segundo.

Frecuencia naturalCualquier objeto oscilante tiene una frecuencia natural, que es la frecuencia con la que tiende a vibrar si no se le perturba. Por ejemplo, la frecuencia natural de un péndulo de 1 m de longitud es de 0,5 Hz, lo que significa que el péndulo va y vuelve una vez cada 2 segundos. Si se le da un ligero impulso al péndulo cada 2 segundos, la amplitud de la oscilación aumenta gradualmente hasta hacerse muy grande. El fenómeno por el que una fuerza relativamente pequeña aplicada de forma repetida hace que la amplitud de un sistema oscilante se haga muy grande se denomina resonancia. Muchos problemas graves de vibración en ingeniería son debidos a la resonancia. Por ejemplo, si la frecuencia natural de la carrocería de un automóvil es la misma que el ritmo del motor cuando gira a una velocidad determinada, la carrocería puede empezar a vibrar o a dar fuertes sacudidas. Esta vibración puede evitarse al montar el motor sobre un material amortiguador, por ejemplo hule o goma, para aislarlo de la carrocería.

Ondas UnidimensionalesCuando una perturbación, en el estado físico de un sistema en un punto, se propaga conservando la forma de la perturbación, entonces, el proceso de propagación se llama onda. Si la forma de la perturbación se modifica a lo largo de la propagación, el proceso se llama difusión.

Los elementos básicos de la propagación ondulatoria son:

Se emite la perturbación en el estado del canal, se propaga transportando energía en forma de información. No se propaga materia.

Emisión

Antena FFuente emisora.

Introduce una perturbación en C (señal)

Propagación

Canal CMedio transmisor.

La perturbación se propaga a través de él.

Recepción

ReceptorLa perturbación recibida es absorbida

Modelo matemático de una onda unidimensionalDescribe la propagación a través del canal, es decir, el valor de la perturbación en cada punto p del canal y en cada instante. El estado del canal estará dado por una función onda.

1) Perturbación en x1 y en t p(x;t) = Ψ(x;t)⇒

Ψ(x;t) es la función de onda.

La gráfica muestra la representación en el instante to (foto).La función fuente o función antena, corresponde a la fuente o antena emisora, que es un dispositivo que introduce una perturbación en un punto de un canal, por ej. En xo. La perturbación en ese punto será una función controlada por una antena (función antena).

2) Perturbación en x = 0 y en función de t: p(t) = f(t)

se demuestra que,si f(t) es la función antena, entonces, la función de onda es f(t ± x/v) para la onda que se propaga con velocidad v por los x.

t = 0

t > 0

ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

Una de las propiedades más evidentes de las sustancias es la que pueden existir como sólidos, líquidos o gases. Se dice habitualmente que éstos son los tres estados de agregación de la materia. Muchas sustancias, bajo las condiciones apropiadas, pueden existir en los tres estados. Cuando se enfría un gas, se condensa para formar un líquido, y finalmente se congela para dar un sólido, pero en todos estos cambios, continúa siendo la misma sustancia. El agua existe en los tres estados en la Tierra. El agua gaseosa (vapor de agua) esta presente en la atmósfera, el agua líquida forma ríos, lagos y océanos y el agua sólida (hielo) se encuentra como nieve, en los glaciares y en las superficies heladas de lagos y océanos.

Las características de los tres estados basadas en descripciones macroscópicas, es decir, que pueden constatarse sin utilizar más que los propios sentidos humanos sin ayudas auxiliares, son las siguientes:

Sólidos: - Tienen forma propia. - Tienen un volumen definido. - No son compresibles ni expansibles, a no ser que se ejerza sobre ellos fuerzas de gran intensidad. Líquidos: - Carecen de forma definida. - Poseen su propio volumen definido. - Son poco o nada compresibles y expansibles. Gases: - Carecen de forma definida. - No poseen un volumen propio. - Son expansibles y compresibles, es decir, tienden a ocupar totalmente el recipiente en el que se introduzcan, y si se reduce el volumen del recipiente, el gas se comprime fácilmente y se adapta al menor volumen. Tanto los gases como los líquidos tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contienen, así como la de escapar por un orificio que se practique en el recipiente, por lo que reciben el nombre de fluidos. Normalmente, un líquido tiene una densidad mucho mayor ( 700 a 1.700 veces) que un gas, mientras que un sólido tiene una densidad ligeramente mayor que un líquido.

TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR

En 1.857, el físico alemán R. Clausius desarrolló un modelo que pretendía explicar la naturaleza de la materia y reproducir su comportamiento. Se conoce como teoría cinético- molecular o teoría cinética, y fue desarrollada inicialmente para los gases. Puede resumirse en las siguientes premisas:

-Los gases están formados por partículas (átomos o moléculas) que se encuentran a grandes distancias en comparación con su tamaño, por lo que el volumen realmente ocupado por las moléculas es despreciable frente al volumen total, es decir, la mayor parte del volumen ocupado por un gas es espacio vacío.

-La moléculas están en un continuo movimiento aleatorio. Se desplazan en línea recta chocando entre sí y contra las paredes del recipiente. Estos choques son elásticos, es decir, en el choque una molécula puede ganar energía y la otra perderla, pero la energía total permanece constante.

-Las fuerzas atractivas de cohesión entre las moléculas, o fuerzas intermoleculares, son muy débiles o nulas.

LEYES DE LOS GASES

LEY DE BOYLE-MARIOTTE: PRESION Y VOLUMEN

LEY DE CHARLES y GAY-LUSSAC: TEMPERATURA Y VOLUMEN

2ª LEY DE GAY-LUSSAC: PRESION Y TEMPERATURA

ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES IDEALES