sábado, 28 de marzo de 2015
Guía didáctica
Guía didáctica Movimiento Ondulatorio
Institución:
Docentes: Luis Fernando Posada M
Área: Ciencias naturales Grado: 11º
Asignatura: Física
Objetivo:
Identificar el concepto de movimiento ondulatorio por medio de experiencias cotidianas y lúdicas, estableciendo criterios de relación que explican el comportamiento de las ondas.
Cuerdas de diferente grosor, resortes de diferentes constantes elásticas, soportes y diferentes masas.
¿Cómo lo haremos?
Cuelga del soporte el muelle y añade un peso pequeño que sea capaz de producir una deformación apreciable. Observa lo que pasa.
¿Qué puedes decir de lo anterior?
Para realizar la siguiente actividad, se hará el siguiente procedimiento: Estira el muelle (Resorte) hacia abajo con diferentes masas, suéltalo y observa.
· Ahora, estira todo lo que más puedas el muelle, suéltalo y observa. ¿Qué puedes decir?
· Repite la experiencia variando la amplitud de la oscilación del resorte, es decir, desplazando el soporte de pesos una distancia diferente a la anterior, unos centímetros más. Observa lo que pasa. ¿Se producirá algún movimiento?
· Después de varias experiencias, el resorte buscará su posición de equilibrio, produciendo un movimiento. ¿Por qué? Físicamente, ¿Qué puedes decir?
· Ahora coge el resorte y estíralo todo lo que puedas. Observa. Suéltalo libremente, mira con cuidado. ¿Qué puedes decir?
Ahora coge uno de los resortes y una de las cuerdas, une el resorte y ata la cuerda como se observa en la figura. Estira el resorte. Observa. Tensiona la cuerda y produce diferentes perturbaciones. ¿Qué puedes decir?
Sí comparas las experiencias anteriores, ¿Crees que hay alguna relación? ¿Qué explicación física encuentras?
El resorte, al dejarlo libre recupera su forma inicial, este no se ha alterado para nada. El peso de las diferentes masas hace que el resorte se estire y a la vez busque volver a su estado inicial, produciendo un movimiento. Este movimiento, propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia.
Podemos entonces preguntarnos:
¿Qué hay de común en las experiencias anteriores?
Al aplicarle una fuerza externa, tanto al resorte como a la cuerda ¿Perdieron su forma? ¿Por qué? ¿Qué nombre le darás a los sucesos anteriores?
Las siguientes secuencias didácticas te complementaran el concepto de onda y su movimiento
Este fenómeno observado, se conoce como movimiento ondulatorio, donde llamaremos onda a la perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío, sin transferencia de la materia.
Ahora observa las siguientes imágenes:
¿Qué puedes decir de las imágenes?
¿Qué hay de común en ambas?
Se puede observar……………..que……. las ondas sonoras se propagan en el AIRE.
Cuando se estira el resorte, o se perturba la cuerda o se produce un sonido, siempre hay un medio material o elástico en el cual se propaga la onda.
¿Crees que la luz necesitará de un medio material para propagarse? ¿Por qué? Observa.
El sonido es un tipo de onda que se propaga únicamente en presencia de un medio material que haga de soporte de la perturbación. Estas ondas se denominan mecánicas porque la energía se transmite a través de un medio material, sin ningún movimiento de la materia o el propio medio.
Las únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación son las ondas electromagnéticas.
Para concluir, observa la siguiente imagen, compárala con todas las anteriores. ¿Qué puedes decir? ¿Qué hay de común en todas? Piensa.
¿Cuál es la diferencia entre un movimiento ondulatorio y un movimiento normal? Explica tus razones.
Las ondas que se propagan en un medio material o en el vacío ¿Son iguales? ¿Por qué?
¿Cuál es la diferencia entre la luz y el sonido?
¨ Cuando un cuerpo cambia de posición, hay transporte de masa y de energía, pero hay otro tipo de transporte solo de energía, a éste lo llamaremos movimiento ondulatorio ¨
Movimiento ondulatorio
¨ Cuando un cuerpo cambia
de posición, hay transporte de masa y de energía, pero hay otro tipo de transporte
solo de energía, a éste lo
llamaremos movimiento ondulatorio ¨
Una onda es una perturbación que se transmite a través
del espacio o en un medio elástico como: El agua, una
cuerda, resortes, entre otros, transportando energía. Se originan porque los cuerpos poseen características elásticas que hacen que cuando este se deforme tienda a recuperar
su estado inicial, produciendo vibraciones
que se transmiten a través de medios materiales y en el vacío.
Las ondas que se
transmiten en medios materiales se
denominan ondas mecánicas y las que se transmiten (propagan) en el vacío se
llaman ondas electromagnéticas. Las ondas mecánicas se clasifican a su
vez en ondas transversales y ondas longitudinales.
Ondas transversales
Son todas aquellas ondas en las cuales las partículas del medio, vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Algunos ejemplos gráficos de ondas en la naturaleza
Como
conclusión de las ondas mecánicas,
estas vibran de la siguiente forma:
Son todas aquellas ondas en las cuales las partículas del medio, vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.Algunos ejemplos gráficos de ondas en la naturaleza
Son todas aquellas ondas en las cuales
las partículas del medio vibran en la misma dirección de propagación de la onda. Por ejemplo las
ondas de un resorte, las ondas sonoras.
Ondas longitudinales, primarias o P: tipo de ondas de cuerpo que se propagan a una
velocidad de entre 8 y 13 km/s y en el mismo
sentido que la vibración de las partículas. Circulan por el interior de la
Tierra, atravesando tanto líquidos como sólidos. Son las primeras que
registran los aparatos de medida o sismógrafos, de ahí su nombre “P”.
Ondas transversales, secundarias o S: son ondas de cuerpo más lentas que las anteriores
(entre 4 y 8 km/s) y se propagan perpendicularmente
en el sentido de vibración de las partículas. Atraviesan únicamente los sólidos y se registran en segundo lugar
en los aparatos de medida.
Ondas superficiales: son las más lentas de todas (3,5 km/s) y son
producto de la interacción entre las ondas P y S a lo largo de la superficie de
la Tierra. Son las que producen más daños. Se propagan a partir del epicentro y
son similares a las ondas que se forman sobre la superficie del mar. Este tipo
de ondas son las que se registran en último lugar en los sismógrafos.
La pregunta que nos podemos hacer es simple, ¿ Porqué hay terremotos?
Debemos recordar que un TSUNAMI es la consecuencia de terremoto en el fondo del mar.
viernes, 27 de marzo de 2015
Pulso de una ONDA
Se llama pulso o perturbación cuando una
partícula del medio que se encuentra en reposo recibe un impulso, haciendo que ésta se mueva durante
cierto tiempo, hasta permanecer en reposo de nuevo.
Como conclusión del concepto de pulso o perturbación, se puede observar
lo que sucede en una cuerda bien tensa.
Veamos ahora todo el proceso de formación de un PULSO.
Partes de una onda: fase y desfase
En una onda encontramos diferentes
partes, entre ellas tenemos: cresta, valle, amplitud y los nodos.
Cresta: La cresta
o pico es la parte superior de
la onda.
Valle: Es
la parte inferior de la onda.
Amplitud: Es la máxima separación del resorte o cuerda.
Nodos: Oscilan con mínima
amplitud, se representan por la letra N.
Cuando un cuerpo se deforma,
éste tiende a recuperar su estado
inicial, produciendo vibraciones que
hacen que la deformación se propaque a través de los cuerpos en todas las
direcciones, con una velocidad
constante.
Las ondas pueden estar en FASE o en DESFASE.
El desfase entre dos
ondas es la diferencia entre sus dos fases. Habitualmente, esta diferencia de
fases, se mide en un mismo instante para las dos ondas. Con esta convención, si
el desfase vale, distinguimos tres casos particulares.
jueves, 26 de marzo de 2015
Velocidad de propagación de una onda
La velocidad de
propagación de una onda, no depende de
la amplitud A, sino de las
características inerciales del medio, en nuestro caso la velocidad de
las ondas en los resortes (lazos) depende de la tensión (T) y de la masa por unidad de longitud U, donde:
El resorte se encuentra tenso
en sus dos extremos y lo desplazamos lateralmente una pequeña parte, al
soltarlo se producen sobre éste perturbaciones
que se propagan alejándose a lado y lado
del punto de equilibrio. Las perturbaciones viajan con una velocidad,
conservando su forma, el resorte tiene
una tensión T y una densidad lineal U (masa por unidad de
longitud).
Si se aplica una fuerza F en el extremo derecho del resorte, este se mueve hacia
abajo con una velocidad constante V2.
Después de haber transcurrido un tiempo
t, el extremo derecho del resorte se
ha movido hacia abajo una distancia V2t y la perturbación ha avanzado una distancia V1t, aplicando matemática se obtiene:
En una onda es muy importante manejar el concepto de longitud de onda y de frecuencia, los usaremos para calcular
la velocidad de propagación de la onda.
La longitud de
onda es la distancia recorrida por
la onda en el tiempo de un período T,
ésta se puede calcular midiendo la distancia entre 3 NODOS consecutivos. La longitud de onda se representa por el símbolo:
La
onda que se observa en la figura es periódica y se propaga hacia
la
derecha una distancia landa, por lo
tanto:
La distancia entre dos NODOS consecutivos es igual a media longitud de onda.
Sí se aplica una fuerza periódica a un
sistema con una frecuencia natural del
sistema, entonces la amplitud de vibración resultante será mucho mayor que para
otras frecuencias. Estas frecuencias
naturales se llaman frecuencias resonantes.
Cuando
una frecuencia impulsora llega a igualar la frecuencia resonante, se obtiene la
amplitud máxima. El
término resonancia se refiere a la
capacidad de vibrar que tiene un objeto. Es la manera en la que la onda,
audible o no, hace que las cosas vibren
en mayor proporción de lo normal. Todos los cuerpos o materias físicas tiene lo
que se le denomina la "frecuencia
de resonancia": una pared, un edifico, una copa, el cuerpo humano y
sus órganos, un bolígrafo, un puente, entre otras.
La resonancia es uno de los fenómenos físicos más espectaculares y divertidos. Lo notamos cuando cantamos en la ducha, pulsamos el botón del microondas o empujamos el columpio del niño. El ejemplo más conocido de resonancia es el de romper una copa con la voz. Un cantante puede hacer coincidir una nota musical con la frecuencia de resonancia del cristal. Esta depende del grueso del cristal, pero una vez la ejecuta, sólo es cuestión de tiempo para que la copa se rompa.
La resonancia es uno de los fenómenos físicos más espectaculares y divertidos. Lo notamos cuando cantamos en la ducha, pulsamos el botón del microondas o empujamos el columpio del niño. El ejemplo más conocido de resonancia es el de romper una copa con la voz. Un cantante puede hacer coincidir una nota musical con la frecuencia de resonancia del cristal. Esta depende del grueso del cristal, pero una vez la ejecuta, sólo es cuestión de tiempo para que la copa se rompa.
La frecuencia natural de los objetos se puede usar de forma destructiva. Vientos fuertes pueden llevar puentes suspendidos a su frecuencia natural, haciéndolos vibrar, hasta ocasionar la destrucción del puente.
Video uno
Video dos
Como resumen de todo lo anterior, podemos decir:
Ejemplos
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