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Vibraciones y ondas

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2. MOVIMIENTOS ONDULATORIOS. ONDAS MECÁNICAS.
Desarrollamos la unidad de acuerdo con el siguiente hilo conductor: 1. ¿Qué es un movimiento ondulatorio? ¿Qué es una onda? 2. ¿Cómo clasificar las ondas? 3. ¿Cómo describir el movimiento ondulatorio?
3.1. ¿Qué magnitudes caracterizan una onda armónica unidimensional? 3.2. ¿Cómo es la ecuación de una onda armónicaunidimensional? 3.3. ¿Cómo evoluciona la energía transmitida por las ondas armónicas? ¿Por qué se amortiguan las ondas?

4. ¿Qué propiedades presentan las ondas? ¿Cuáles caracterizan un fenómeno ondulatorio?
4.1. ¿Cómo se propaga una onda? Principio de Huygens. 4.1.1. Reflexión y refracción de ondas.
4.1.2. Difracción de ondas.

4.2. ¿Cómo interfieren las ondas? Principio de superposición.
4.2.1.Interferencias entre dos ondas armónicas coherentes. 4.2.2. Ondas estacionarias.

APÉNDICE: La cubeta de ondas.

1. ¿QUÉ ES UN MOVIMIENTO ONDULATORIO? ¿QUÉ ES UNA ONDA?
La energía se puede transmitir de unos lugares a otros distantes en forma de energía mecánica, por medio de la interacción de cuerpos: por ejemplo, la bola que golpea a un corcho en reposo. Pero también es posibletransferirla mediante ondas que se propagan sin transporte de materia. Este es el caso, por ejemplo, de las olas generadas en la superficie del agua ante el impacto de una bola, olas que, al cabo de un rato, pueden alcanzar un corcho que flota sobre la superficie del agua y provocar en él un movimiento vibratorio vertical en torno a su posición de equilibrio inicial: el corcho oscila arriba y abajo, pero nose desplaza en la dirección de avance de la ola. Cuando los indios del oeste americano pegaban la oreja al raíl del ferrocarril para adivinar la proximidad del humeante intruso de hierro, lo único que querían era percibir la transmisión de las vibraciones a través del raíl. Distinguimos, pues, dos tipos de movimiento: el movimiento vibratorio del raíl golpeado por el tren, y el movimiento detransmisión de la energía de las vibraciones a larga distancia. Este segundo movimiento, en el que no se propaga materia, es el que conocemos como movimiento ondulatorio. Para que haya transferencia de energía mediante un movimiento ondulatorio, tiene que haber una fuente que origine la perturbación (la piedra que golpea el agua, el tren que golpea el raíl,...) que luego se propaga en el espacio que larodea. Según esto, puede afirmarse que: Movimiento ondulatorio, representado por una onda, es la propagación de la perturbación de alguna magnitud física de un punto a otro del espacio, sin que exista transporte neto de materia entre ambos; solamente se transmite o propaga energía1. Por tanto, el término onda se refiere a un modelo gráfico-matemático que sirve para interpretar adecuadamente losfenómenos físicos de naturaleza muy diferente que se engloban dentro del concepto de movimiento ondulatorio. Al hablar de una onda, nos viene a la mente una representación gráfica similar a la de las olas que se propagan por la superficie del agua o a las ondulaciones de una cuerda tensa horizontal al ser agitada (figura 1). Aunque en la mayoría de los movimientos ondulatorios comunes (transmisiónde sonido y luz) no se percibe visualmente la onda, debemos tener claro que la representación gráfica de los cambios de la magnitud perturbada en función del tiempo nos daría la típica onda (figura 2).

Figura 2
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El transporte de energía sin transporte de materia dejará de tener sentido a la luz de la Física moderna, como estudiaremos en el último bloque del curso de Física. © María DoloresMarín Hortelano / Manuel Ruiz Rojas

Vibraciones y ondas Figura 1

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2. ¿CÓMO CLASIFICAR LAS ONDAS?
La gran importancia del estudio del movimiento ondulatorio radica en que nuestro mundo está lleno de ondas. Buena parte de nuestro conocimiento se lo debemos a las ondas (sonoras y luminosas). Pero, ¿cómo clasificar la diversidad de movimientos ondulatorios? Podemos utilizar diversos...
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