Movimiento Oscilatorio

Unidad N°5FísicaProf. González, CarolinaTecnicatura Superior en Seguridad Higiene y Medio Ambiente

Movimiento Oscilatorio• El movimiento oscilatorio, tiene la particularidad

que el móvil tiene una trayectoria limitada, y además es cíclica o periódica. Es decir que estos movimientos, luego de un tiempo llamado Periodo T, el móvil vuelve a tomar los mismos valores de posición y velocidad.

Ondas• Onda mecánica a una perturbación que se

propaga por un medio material elástico transportando energía mecánica

Tipos de Ondas• Cuando las partículas del medio material en el

que se propaga la perturbación vibran en forma perpendicular a la dirección de propagación, como en el caso de la soga, las ondas se llaman transversales.

• En cambio, si las partículas vibran en un eje paralelo a la dirección de propagación, las ondas se denominan longitudinales. Esto sucede cuando perturbamos un resorte, las espiras del resorte se comprimen y se alargan en la misma dirección en que se propaga el pulso.

Características de una Onda

• Cada punto material sufre un desplazamiento respecto de su posición original. Se denomina amplitud A de una determinada onda, al máximo desplazamiento que un punto puede experimentar a causa de la perturbación. A las posiciones máximas se las denomina crestas y a las mínimas, valles.

• Las posiciones o puntos intermedios están caracterizados por una coordenada o altura y se denomina elongación.

• La diferencia entre dos máximos o dos mínimos se denomina longitud de onda y se simboliza . Cada onda tiene su longitud de onda característica y se mide en metros.

• El período de onda T corresponde al intervalo de tiempo en el cual se produce una oscilación completa. En ese tiempo, la perturbación recorre una longitud de onda. Se suele expresar en segundos.

• La frecuencia f es el número de oscilaciones completas que se realizan por unidad de tiempo. Su unidad de medida es el hertz [Hz], que equivale a [1/s] (uno sobre segundo). Para frecuencias muy altas se suelen utilizar múltiplos del Hz, como ser kilohertz [kHz] o megahertz [MHz].

• Para la frecuencia y el período se cumple que:

• La velocidad de propagación v de la onda depende del tipo de onda y del medio en el que se propaga. Por ejemplo, la velocidad de propagación del sonido en el aire a 20°C es aproximadamente 340 m/s, mientras que la velocidad de propagación de la luz en el vacío es de 300.000 km/s.

• Considerando que la señal recorre una longitud de onda , en un período T, se puede calcular la velocidad de propagación de la onda mediante:

• O bien:

ECUACIÓN DE LAS ONDAS• propagación de una onda se describe con una

ecuación que permite predecir la posición de oscilación de cualquier punto alcanzado por la onda en cualquier instante. Esta ecuación se llama ecuación de la onda y su expresión genérica es:

 

• Por lo tanto, la posición de un punto cualquiera, dependerá de la amplitud de la onda, de su longitud de onda, del período de la misma y del tiempo transcurrido desde que se inició la perturbación.

Sonido

• Cuando un cuerpo sumergido en un fluido (gas o liquido) vibra, transmite sus vibraciones al medio que lo rodea, que a su ves se transmite en forma de ondas longitudinales de un punto a otro. Se llama SONIDO a las vibraciones de éste tipo que detecta el oído humano.

• Las frecuencia que pueden oir una persona en promedio van desde los 16Hz hasta los 20.000Hz

Características que distinguen un sonido de otro• Tono: se relaciona con la frecuencia de la onda.

Cuanto mayor es la frecuencia, mas agudo es el sonido.

• Intensidad: depende de la amplitud de la onda. • Timbre: permite diferenciar voces, diferentes

instrumentos musicales, incluso palabras o letras que tienen similar tono e intensidad.

• Velocidad: de propagación del sonido depende del medio en que se propaga. Fundamentalmente de la elesticidad y la densidad del medio.

EFECTO DOPPLER• Cuando hay un movimiento relativo entre una

fuente sonora y el receptor de dicho sonido, el resultado es una aparente variación del tono del sonido ya que se produce un cambio de la frecuencia que percibe el receptor comparada con la frecuencia que origina el receptor.

Consideremos la ambulancia que se mueve, emitiendo la señal de la sirena, hacia uno de los receptores y alejándose del otro. Las ondas periódicas emitidas por la ambulancia se pueden representar por círculos concéntricos que también se mueven con la ambulancia. La distancia entre los círculos representa la longitud de onda del sonido que se propaga con una determinada velocidad.El receptor que se acerca a la ambulancia percibe que la longitud de onda del sonido cada vez es más corta, o lo que es lo mismo, la frecuencia aumenta haciendo que el tono del sonido sea más agudo. En cambio, el receptor que se aleja de la ambulancia percibe que la longitud de onda del sonido es cada vez más larga, o sea que su frecuencia disminuye haciendo que el sonido sea más grave. Pero esto es lo que perciben los oyentes, en realidad la ambulancia emite siempre el mismo sonido.El cambio de la frecuencia que perciben los receptores depende de la velocidad relativa entre emisor y receptor y puede calcularse como: 

 Donde:es la frecuencia percibida por el receptor, en Hz es la frecuencia generada por el emisor, en Hz es la velocidad del sonido (340m/s en el aire). es la velocidad del receptor, en m/s. es la velocidad del emisor, en m/s. • La ecuación considera la velocidad del receptor, porque éste puede estar moviéndose también.

Trabajo y Energía de las ondas Sonoras:

Podemos calcular la energía entregada por una onda sonora (E), que posee una onda con una determinada potencia sonora (W) durante un lapso de tiempo (t) con la siguiente formula:

E= W. t E= Joule W= Watt t= seg