Tipens

Capítulo 21 – Onda
mecánicas

Presentación PowerPoint de

Paul E. Tippens, Profesor de Física
Southern Polytechnic State
University
© 2007

Objetivos: Después de
completar este módulo
• deberá:
Demostrar su comprensión de las ondas
transversales y longitudinales.

• Definir, relación y aplicar los conceptos de
frecuencia, longitud de onda y rapidez de onda.
• Resolver problemasque involucran masa,
longitud, tensión y velocidad de onda para
ondas transversales.
• Escribir y aplicar una expresión para determinar
las frecuencias características para una cuerda
en vibración con extremos fijos.

Ondas mecánicas
Un onda mecánica es una
perturbación física en un medio
elástico.
Considere una piedra que se suelta en un lago.
lago
Se transfiere energía de lapiedra al tronco que flota,
pero sólo viaja la perturbación.
El movimiento real de cualquier partícula de agua
individual es pequeño.
La propagación de energía mediante una perturbación
como ésta se conoce como movimiento ondulatorio
mecánico.

Movimiento periódico
El movimiento periódico simple es aquel
movimiento en el que un cuerpo se mueve de ida
y vuelta sobre una trayectoria fija, yregresa a
cada posición y velocidad después de un intervalo
de tiempo definido.
Periodo,
Periodo
Periodo,
T,es
eselel
Periodo T,
tiempo
tiempopara
parauna
una
1
oscilación
oscilacióncompleta.
completa.
f 
T
(segundos,
(segundos,s)s)
Amplitud
A

Frecuencia,
Frecuencia
Frecuencia,
eselel
Frecuencia f,f,es
número
númerode
de
oscilaciones
oscilaciones
completascompletaspor
por
-1
segundo.
segundo.Hertz
Hertz(s(s-1))

Repaso de
movimiento
armónico simple

x

F

Puede serle útil revisar el
capítulo 14 acerca de
movimiento armónico
simple. Muchos de los
mismos términos se usan
en este capítulo.

Ejemplo: La masa suspendida realiza
30 oscilaciones completas en 15 s.
¿Cuál es el periodo y la frecuencia del
movimiento?

15 s
T 
0.50 s
30 ciclos

x

F

1
1
f  
T 0.500 s

Periodo:
Periodo: TT== 0.500
0.500 ss

Frecuencia:
Frecuencia: ff == 2.00
2.00 Hz
Hz

Una onda transversal
En
En una
una onda
onda transversal,
transversal, la
la vibración
vibración
de
de las
las partículas
partículas individuales
individuales del
del
medio
medio es
es perpendicular
perpendicular aa la
ladirección
dirección de
de propagación
propagación de
de la
la onda.
onda.

Movimiento de
partículas

Movimiento
de onda

Ondas longitudinales
En
En una
una onda
onda longitudinal
longitudinal,, la
la vibración
vibración de
de
las
las partículas
partículas individuales
individualeses
es paralela
paralelaaala
la
dirección
dirección de
de propagación
propagación de
de la
laonda.
onda.

v

Movimiento
de partículas

Movimiento
de onda

Olas
Una
Una ola
ola oceánica
oceánica es
es
una
una combinación
combinación de
de
transversal
transversal yy
longitudinal.
longitudinal.
Las
Las partículas
partículas
individuales
individuales se
se
mueven
mueven en
en elipses
elipses
conforme
conforme la
la
perturbación
perturbación de
de lala
onda
onda se
se mueve
mueve hacia
hacia
la
la playa.
playa.

Rapidez de onda en una
cuerda.
La
Larapidez
rapidezde
deonda
ondavven
en
una
unacuerda
cuerdaen
envibración
vibración
se
sedetermina
determinamediante
mediante
lalatensión
tensiónFFyylala
densidad
densidadlineal
lineal,,oo
masa
masapor
porunidad
unidadde
de
longitud.
longitud.

F
FL
v

m

L

 = m/L

vv==rapidez
rapidezde
deonda
ondatransversal
transversal(m/s)
(m/s)
FF==tensión
tensiónsobre
sobrelalacuerda
cuerda(N)
(N)
oom/L
m/L==masa
masapor
porunidad
unidadde
delongitud
longitud
(kg/m)
(kg/m)

Ejemplo 1: Una sección de 5 g de cuerda
tiene una longitud de 2 m desde la pared
hasta lo alto de una polea. Una masa de 200
g cuelga en el...