Ondas

Ondas y fenómenos ondulatorios: cuestiones teóricas


1. Escribe la expresión de una onda armónica monodimensional y define sus parámetros característicos.

La ecuación de un movimiento ondulatorio se origina por el movimiento vibratorio armónico de un punto material cuya ecuación es:
Siendo:
la velocidad angular igual a 2f, donde f es la frecuencia que nos indica el número depulsos producidos por unidad de tiempo. f = 1/T, siendo T el período, el tiempo que transcurre entre dos pulsos sucesivos.
A es la distancia máxima que separa un punto de la posición de equilibrio. Si consideramos un punto cualquiera del medio donde se propaga la vibración, distante del primero una longitud x, será alcanzado por la vibración al cabo de t’ s. La ecuación correspondiente será:o bien

Expresando t’ en función de la velocidad de propagación y la distancia x recorrida:
, por tanto

Como  (distancia que existe entre dos pulsos sucesivos) = , tenemos que
o bien dónde k indica el número de ondas y representa el número de longitudes de onda que hay en la distancia 2.




2. Si aumentamos la frecuencia de una onda electromagnética que se propagaen el vacío, explica qué le ocurre a las siguientes magnitudes: amplitud, período, longitud de onda y velocidad de propagación.

A la amplitud no le afecta el aumento de la frecuencia porque es independiente a ella.
Si aumenta la frecuencia, disminuye el período:
La velocidad de propagación de una onda electromagnética en el vacío es constante, c = 300 000 km/s, depende directamentede la frecuencia y de la longitud de onda, por lo que si aumenta la frecuencia disminuirá la longitud de onda: .



3. En un movimiento ondulatorio armónico, justifica cómo varían las siguientes magnitudes al aumentar la frecuencia: amplitud, velocidad de propagación, longitud de onda y período.

Los movimientos ondulatorios armónicos son producidos por una perturbación en algún punto delmedio mediante el movimiento armónico simple generado por un oscilador armónico. Estos movimientos pueden expresarse matemáticamente mediante una función seno o coseno. Un aumento en su frecuencia implica lo siguiente:

 La amplitud no varía ya que es una característica totalmente independiente de la frecuencia.

 Al aumentar la frecuencia los vientres se suceden más rápidamente en el mismointervalo de tiempo lo que ocasiona que la distancia entre dos vientres consecutivos sea menor, es decir, se dará obligatoriamente un acortamiento de la longitud de onda.

 No existe ninguna variación en la velocidad de propagación, ésta depende únicamente de las propiedades del medio en el que se propaga. Si sólo variamos la frecuencia no habrá cambios en la velocidad de propagación.

 Hayuna disminución del período por ser éste la inversa de la frecuencia:




4. Di si es cierto y justifica tu respuesta: “La ecuación de una onda siempre es doblemente periódica, en el tiempo y en el espacio”.

El movimiento ondulatorio armónico sigue una ley doblemente periódica, por ello presenta doble periodicidad en el tiempo y en el espacio.

La periodicidad respecto a la posiciónvendrá definida por:

Partículas separadas por un número entero (n) de longitudes de onda () están en fase.




Mientras que la periodicidad respecto al tiempo vendrá definida por:

Estados de vibración de una partícula para tiempos que difieren un número entero (n) de periodos (T) están en fase.




5. Explica las diferencias entre las ondas longitudinales y transversales.Pon un ejemplo de cada una de ellas.


Ondas longitudinales
Ondas transversales
Precisan de un medio natural para su propagación
NO precisan necesariamente de un medio material para su propagación (ondas em)
Su dirección de propagación es paralela a la dirección de la oscilación
Su dirección de propagación es perpendicular a la dirección de la oscilación
NO pueden ser polarizadas...