transmisiÓn de la energÍa entre dos...
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TRANSMISIÓN DE LA ENERGÍA ENTRE DOS
PUNTOS
Por desplazamiento de un
cuerpo que posee energía
Mediante ondas: se
transmite la energía de
una partícula que vibra
Características del movimiento que
propaga la energía (mov. ondulatorios)
Movimientos ondulatorios concretos: la
luz, el sonido
PERTURBACIONES
Son perturbaciones que transportan
cantidad de movimiento y energía,
pero no materia
Agitar una cuerda
por un extremo
Lanzar una piedra a
un estanque
ONDAMOVIMIENTO
ONDULATORIO
Perturbación transmitidaForma de transmisión de
energía
MOVIMIENTO ONDULATORIO
Movimientos en los que se propaga una perturbación
sin que exista transporte de materia.
ONDAUna ONDA es toda perturbación que se propaga a través
del medio, siendo la perturbación vibraciones de una
partícula.
Las ondas transportan energía de un lugar a otro
ONDA VIAJERA Y ESTACIONARIA
Viajera: Si la perturbación
alcanza a todos los puntos
del medio (son las que
estudiaremos)
Estacionaria:
propagación
delimitada a una
región específica
PROPAGACIÓN DE LA
PERTURBACIÓN
Sólo se transmite la energía de
la partícula que origina el
movimiento (CENTRO EMISOR)
Las partículas no se desplazan,
sino que vibran en su posición
de equilibrio.
CONDICIONES DE PROPAGACIÓN
A medida que la perturbación se propaga, se amortigua
La amortiguación se debe al:
Para que la perturbación se propague el medio ha de ser
ELÁSTICO e INERTE
- Grado de elasticidad del medio
- Rozamiento viscoso entre las partículas
PULSO
Es una perturbación individual
que se propaga a través del
medio
Cada partícula está en reposo
hasta que llega a ella el impulso
sólo un punto del medio está en
movimiento en un momento
dado
TREN DE ONDAS
Sucesión de pulsos
Perturbación continua que se propaga
Todas las partículas del medio están en movimiento
Su producción requiere un suministro continuo de
energía al centro emisor
TIPOS DE ONDAS
-MECÁNICAS O MATERIALES
- ELECTROMAGNÉTICAS
RELACIÓN ENTRE
DIRECCIÓN DE
PROPAGACIÓN Y
DE VIBRACIÓN
-LONGITUDINALES O DE PRESIÓN
- TRANSVERSALES
TIPO DE ENERGÍA
QUE PROPAGAN
NÚMERO DE
DIRECCIONES DE
PROPAGACIÓN
- UNIDIRECCIONALES
- BIDIMENSIONALES
- TRIDIMENSIONALES
C
L
A
S
I
F
I
C
A
C
I
Ó
N
SEGÚN
ONDAS SEGÚN EL TIPO DE
ENERGÍA QUE PROPAGAN
MECÁNICAS O MATERIALES
- Se propaga energía mecánica
- Necesitan un medio material
de propagación
- Ejemplos: onda sonora,ondas
en la superficie del agua,
ondas en muelles, en cuerdas
ELECTROMAGNÉTICAS
- Se propaga energía
electromagnética
- No necesitan un medio material
para propagarse (propagación en
el vacío)
- Ejemplos: luz visible, rayos X,
rayos infrarrojos, rayos
ultravioleta
ONDAS SEGÚN RELACIÓN ENTRE DIRECCIÓN
DE PROPAGACIÓN Y DE VIBRACIÓN
LONGITUDINALES O DE PRESIÓN
- La dirección de vibración de las
partículas coincide con la
dirección de propagación
- Una onda es una sucesión de
contracciones y dilataciones del
medio
- Ejemplos: onda sonora, ondas P
TRANSVERSALES
- La dirección de vibración de
las partículas es perpendicular
a la dirección de propagación
- Una onda es una sucesión de
crestas y valles
- Ejemplos: onda luminosa,
ondas S
EJEMPLOS DE ONDAS
LONGITUDINALESONDA SONORA
ONDA EN UN MUELLE
EJEMPLOS DE ONDAS
TRANSVERSALES
ONDAS SISMICAS
LONGITUDINALES
TRANSVERSALES
ONDAS SEGÚN EL NÚMERO DE
DIMENSIONES DE PROPAGACIÓN
UNIDIMENSIONALES
- La energía se propaga en 1
dirección
BIDIMENSIONALES
- La energía se propaga en 2
dirección
TRIDIMENSIONALES
- La energía se propaga en 3
dirección
Características de una onda
• Crestas= C
– Punto de máximo desplazamiento
– eje positivo
• Valles=
– Punto de mínimo desplazamiento
– Eje negativo
MAGNITUDES DE UNA ONDA
LONGITUD DE
ONDA
PERÍODO
FRECUENCIAAMPLITUD
VELOCIDAD DE
PROPAGACIÓN
MAGNITUDES
CARACTERÍSTICAS
LONGITUD DE ONDA ( )
• Distancia que se ha propagado la onda en un período
. /
• Distancia entre dos puntos consecutivos que se
encuentran en el mismo estado de vibración
(Longitud de onda)
(Velocidad propagación)
(Período)
(Frecuencia)
PERÍODO (T)
Tiempo que tarda cada punto en recorrer una oscilación
completa
Tiempo que tarda una onda en reproducirse
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (s)
Am
pli
tud
(cm
)
Cada ciclo tarda dos segundos (T = 2s).
AMPLITUD
Máxima distancia entre la posición de una partícula y el
centro de la oscilación
Sólo depende de la energía que propaga la onda
FRECUENCIA ( )El número de vibraciones que realiza una partícula en la
unidad de tiempo
Número de veces que se reproduce la onda en la unidad de
tiempo
= 1/T expresado en s-1 o hertzio (Hz)
A veces se utilizan los ciclos por segundo (cps) 1cps=1Hz
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (s)
Am
plitu
d (
cm
)
La onda completa un cilco
cada 0.8 s, así que su
periodo es de 0.8s.
HzsT
f 25.18.0
11
Ejemplo:
Determina el periodo de un onda si su frecuencia es de 20 kHz.
Solución:
1. Hacer un inventario de los datos dados y la desconocida.
Dado:
f = 20kHz
T = ?
Fórmula básica:
T = 1 / f
2. Substituir los valores dados con sus unidades.
T = 1 / f = 1 / 20 kHz
3. Debe asegurarse de expresar el resultado con las unidades de
medidas correctas.
En este ejemplo se expresó el resultado utilizando los prefijos del
Sistema Internacional de medidas.
T = 1 / 20,000 Hz = 0.00005 s = 50 x 10–6 = 50 ms
Sabías que…
Al sintonizar tu estación de radio favorita, lo haces
por su frecuencia. Por ejemplo, una emisora FM
que se encuentra en el 100.6, implica que la
frecuencia de la onda que transmite es de 100.6
MHz o sea 100, 600, 000 ciclos por segundo.
Las emisoras FM transmiten
ondas con frecuencias en los
millones de ciclos por
segundo, mientras que las
estaciones AM transmiten
ondas con frecuencias en los
miles de ciclos por segundo.
VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN (v)
Relación existente entre la distancia que avanza una
onda en un período y el tiempo que emplea para ello
= /T , = . , en el SI se mide
m/s(Longitud de onda)
(Velocidad propagación)
(Período)
(Frecuencia)
Ejemplo #1
• Una onda de radio tiene una frecuencia de 5
X 107 Hz. Su longitud es de 8m
• ¿Cuál es su rapidez?
• ¿Cuál es su periodo?
Solución #1
• A) f= 5 X 107 Hz l = 8m
• v=?
• v= f l
• v = (5 X 107 Hz)(8m) = 40 X 107 m/s
• v= 4 X 108 Hz
• B) T = 1/f
– 1/(5 X 107 Hz) = 2 X 10-8 seg
Ejemplo #2
• Las señales de radio AM tienen frecuencias de 550kHz hasta 1600 kHz y viajan a 3X108 m/s
– ¿Cuál es el rango de largo de onda de esas señales?
• Las estaciones FM poseen frecuencias entre 88MHz y 108 MHz, viajan tambien a 3X108
m/s.
– ¿Cuál es el rango de largo de onda para las estaciones FM?
Solución #2
• F= 550 kHz F=1600 kHz
• v= 3X108 m/s V=f l --> l=v/f
• l= (3X108 m/s)/(550 X103 Hz) = 545.5m
• l= (3X108 m/s)/(1600 X103 Hz) = 187.5m
• =190 a 550 metros
• F= 88 MHz F=108 MHz
• v= 3X108 m/s V=f l --> l=v/f
• l= (3X108 m/s)/(88 X106 Hz) = 3.4m
• l= (3X108 m/s)/(108 X106 Hz) = 2.78m
• =2.8 a 3.4 metros
FENÓMENOS
ONDULATORIOS
REFLEXIÓN
REFRACCIÓN
DIFRACCIÓN
INTERFERENCIAS
FENÓMENOS ONDULATORIOS
Los efectos de las ondas se analizan mediante una
cubeta de ondas
REFLEXIÓN
Consiste en el cambio de dirección que experimenta
un tren de ondas al chocar con una superficie lisa sin
atravesarla.
El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un
mismo plano.
El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son
iguales.
LEYES DE LA REFLEXIÓN
La onda incidente y
la reflejada se
propagan con la
misma velocidad,
ya que lo hacen en
el mismo medio.
REFRACCIÓN
Cambio de velocidad que experimenta un tren de ondas
cuando pasa de un medio a otro de distinta profundidad o
densidad.
El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un
mismo plano
LEYES DE LA REFRACCIÓN I
Si un rayo pasa de un
medio menos denso a otro
más denso (velocidad
menor) se acerca a la
normal.
LEYES DE LA REFRACCIÓN II
Si un rayo pasa de un
medio más denso a
otro menos denso, el
rayo se aleja de la
normal.
DIFRACCIÓN I
Cuando al propagarse una
onda se encuentra un
obstáculo de bordes nítidos o
una abertura, estos se
convierten en centros
emisores de nuevos frentes
de ondas (ondas difractadas)
Así, la onda bordea
obstáculos y pasa por
agujeros pequeños
Posteriormente la onda
incidente y la secundaria
interfieren
DIFRACCIÓN II
Cuando el tamaño del orificio es aproximadamente igual a la
longitud de la onda incidente la distorsión es mayor
DIFRACCIÓN II
DIFRACCIÓN III
Si un fenómeno físico sufre difracción es de
naturaleza ondulatoria
INTERFERENCIA
Encuentro en un punto del espacio de dos o más
movimientos ondulatorios que se propagan por el
mismo medio.