guia de onda y vibraciones s.i

8/16/2019 Guia de Onda y Vibraciones S.I.

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Colegio San Ignacio

Profesor Francisco Rodríguez C.

Guía de Vibraciones y Ondas

Movimienos Vibraorios

“El viento que pasa por un campo de mieses determina un movimiento en forma de onda, que se difunde a lo largo de toda su extensión. Podemos distinguir en este caso dos movimientos; el

de propagación de la onda y el movimiento de cada una de las espigas, las cuales ejecutan sólo

pequeños desplazamientos de vaivn, es decir, pequeñas oscilaciones! "#a f$sica, aventura del pensamiento, Einstein % &nfeld'

Para entender los fenómenos ondulatorios relacionados con la luz y el sonido, es necesarioconocer el movimiento vibratorio.

El movimiento vibratorio, se puede definir como el movimiento que realiza un cuerpo cuandoocupa sucesivamente posiciones simétricas con respecto a un punto llamado posición de

equilibrio. Dicho movimiento se caracteriza porque el cuerpo en vibración alcanza la misma posición cada cierto tiempo, es decir, se trata de un movimiento periódico, siendo el período una

constante del movimiento.

Si fiamos una l!mina por un e"tremo en el borde de una mesa y aplicamos una fuerza

deflectora, observaremos que al soltarla se producir! un movimiento vibratorio, que #enerar! unsonido y perdurar! mientas el cuerpo vibre.

El mismo tipo de efecto, al i#ual que en el caso de la l!mina, se observa en la oscilación de un

péndulo$ %omo producto de la acción de #ravedad, este oscila en torno a su posición de

equilibrio.

Si #olpeamos un instrumento de percusión, unto con percibir el sonido, percibiremos lavibración en su estructura. De i#ual forma, cuando soplamos un instrumento de viento,

percibiremos unto al sonido, un movimiento vibratorio.

&simismo, cuando emitimos un sonido, nuestras cuerdas vocales vibran, lo que puede percibirse

apoyando li#eramente los dedos en la zona de la larin#e. De i#ual forma, podemos percibir esta

vibración en el cr!neo.


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!lemenos asociados a un movimieno vibraorio

• !longaci"n #d$% Posición cualquiera de una partícula respecto a la posición de equilibrio

en un determinado instante.

• &m'liud #&$% Es la m!"ima elon#ación o separación de la posición de equilibrio. Se

e"presa en unidades de lon#itud.

• Periodo #($% 'iempo empleado por una partícula en efectuar una oscilación completa.

' ( tiempo)n* de oscilaciones

• Frecuencia #f$% +mero de oscilaciones que se producen en la unidad de tiempo. Se

mide en vibración)s, ciclos)s, -ertz -z/, las que son equivalentes.

0(n* de oscilaciones)tiempo

1na propiedad importante del movimiento oscilatorio es su frecuencia, que presenta unarelación recíproca con el período del movimiento$

Ejemplo Nº 1.: Determine la frecuencia y el periodo si se efectan 23 osc. en 4 se#.

Desarrollo

Ondas

5a onda es un fenómeno físico que se propa#a en al#n medio sólido, líquido, #as/, desde la perturbación foco/ hacia otras re#iones del medio movimiento oscilatorio/. %abe destacar que

las ondas son portadoras de ener#ía, pero no de materia.

!lemenos de una onda

Cresa y valles% 5os puntos m!s elevados verticalmente hacia arriba de la posición de

equilibrio del péndulo corresponden a las crestas o montes de la onda senoidal. 6ientrasque los m!s baos se denominan valles.

• )ongiud de onda #*$% Distancia que se propa#a una onda en un periodo. 'ambién

puede definirse como la distancia e"istente entre dos partículas consecutivas en i#ualcondición de fase


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• Velocidad de 'ro'agaci"n #v$% 5a velocidad de propa#ación depende de la naturaleza

del medio, representada por la elasticidad y densidad. 5ue#o, la velocidad de

propa#ación est! dada por$

Ejemplo Nº 2.: 1na perturbación periódica se propa#a en un medio avanzando 78m cada 98s.

%alcular la velocidad de propa#ación, la frecuencia y la lon#itud de onda correspondiente si su

periodo es de : s.

%omo se desplaza 78m en 98 s, entonces su velocidad es$

%omo '(9)2 s. Entonces$

5ue#o como$

Entonces$

En el caso de los instrumentos de cuerda, la velocidad de propa#ación est! dada por$

Ejemplo Nº 3.: 1na cuerda de lon#itud 3m y 2;8#rs de masa est! sometida a una tensión de 97 +e


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&plicando la e"presión

Por lo que se obtiene$

Clases de Ondas

5as ondas pueden clasificarse se#n diferentes criterios> atendiendo a su naturaleza, dirección

de la vibración y se#n su sentido de propa#ación.

Seg+n la nauraleza%

• Ondas mec,nicas% Son las que se propa#an por medios materiales, como puede ser una

cuerda, el aire, etc. Para que se propa#ue la onda, es necesario la elasticidad del medio.

%onstituyen ondas mec!nicas las #eneradas al arroar una piedra al a#ua, las ondassísmicas #eneradas por los movimientos de las capas terrestres, etc.

• Ondas elecromagn-icas% En este tipo de ondas lo que oscila es el campo eléctrico y

ma#nético, por lo que no requieren de un medio material para propa#arse, aunqueeventualmente pueden hacer uso de él. Eemplo$ 5os rayos ? utilizados para tomar

radio#rafías, 5as microondas usadas en telecomunicaciones, 5a luz, 5os rayos 1=&.,

etc.

Seg+n la 'eriodicidad de la fuene ue la origina%

• Ondas 'eri"dicas/ como las #eneradas por un vibrador eléctrico, que las produce de

manera periódica constante/, es decir, se repite la misma onda en el mismo tiempo.

• Ondas no 'eri"dicas/ como las que nosotros producimos en un resorte o cuerda, que no

se repiten de i#ual forma en el mismo tiempo.

Seg+n la direcci"n del movimieno de las 'arículas%

• Ondas ransversales% 5a dirección de propa#ación es perpendicular al de la oscilación.

Eemplo$ 5as ondas #eneradas en la vibración de cuerdas en instrumentos musicales.

5as ondas que se #eneran en las superficies de los líquidos. En los estadios, sur#ió unamoda de participación del pblico, #enerando una especie de onda que se propa#aba a

través de las personas, para lo cual se levantaban y alzaban los brazos en un orden

secuencial, lo que daba la impresión de una onda propa#!ndose a través de ellos.

•Ondas longiudinales% 5a dirección de propa#ación coincide con la oscilación.

Eemplo9$ Si #eneramos una onda lon#itudinal en un resorte, de tal forma que,comprimiendo un conunto de espiras en uno de sus e"tremos, dichas compresiones se

transmitir!n a lo lar#o del resorte mediante procesos de compresión y descompresión de

las partículas al paso de la onda. El sonido se propa#a en el aire como una onda


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lon#itudinal, como producto de las sucesivas compresiones y descompresiones de las

moléculas de aire.

Seg+n el senido de 'ro'agaci"n%

• Ondas via0eras% Son las que se propa#an en un sentido nico.

Eemplos$ El caso de la luz proveniente del Sol que viaa hacia nosotros recorriendo

#randes distancias> las ondas que emiten las antenas de radio y televisión, etc.

• Ondas esacionarias% Son las que viaan en ambos sentidos, como las confinadas entre

dos e"tremos. Se observan puntos estacionarios donde la amplitud de la onda es nula,

llamados nodos y zonas con m!"ima amplitud, llamados aninodos.

5os nodos se encuentran a una distancia i#ual a media lon#itud de onda @)2, uno de otro.Eemplo$ El caso de la vibración de instrumentos de cuerda, en instrumentos de viento, de

percusión, etc.

El nmero de antinodos es inferior en una unidad al nmero de nodos.

En la fi#ura anterior, se observan cuatro antinodos &/ y cinco nodos +/, incluyendo las

posiciones e"tremas.

Actividad

9.A 5ea atentamente la #uía y realice un resumen y escríbalo en el cuaderno.2.A Bealice las si#uientes actividades$

A0ie una re#la por un e"tremo al borde de una mesa y aplique una fuerza hacia abao no

mucha fuerza para que no se rompa/.

• Cbserve lo que sucede al soltar la re#la y e"plique lo que ve

• enera al#n tipo de sonidoF, y si #enera al#n sonido que puede deducir.

• %u!nto perdura el sonidoF

AGmprovise un péndulo con los si#uientes instrumentos$

• 1n cordón de zapato

• 1na #oma de borrar.

A&hora que tienes los instrumentos realiza el armado del péndulo, coloca el cordón del

zapato alrededor de la #oma intentando que el cordón pase usto por la mitad de la #oma no

atraviese la #oma, solo am!rrela a su alrededor/.

• Cbserva la oscilación de un péndulo. Producto de que acción este oscilaF

• Halancea el péndulo y hazlo oscilar durante ; se#undos.

o %u!ntas oscilaciones completas realizo el pénduloF

o %alcula cual fue su periodo.


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o %alcula cual fue si frecuencia.

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