Fisica

Departamento de Física y ATC

DIVISIÓN DE FÍSICA APLICADA

TEMA 5. MOVIMIENTO ONDULATORIO
1. MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE
2. MOVIMIENTO ONDULATORIO
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.

Ondas armónicas
Energía e intensidad de una onda. Absorción
Interferencia de ondas armónicas
Ondas estacionarias
Propagación de ondas
Efecto Doppler

3. ONDAS SONORAS
3.1. Velocidad de las ondassonoras
3.2. Impedancia acústica
3.3. Nivel sonoro
4. CUESTIONES Y PROBLEMAS

Objetivos
1. Estudio del movimiento armónico simple, movimiento ondulatorio más sencillo, para
familiarizarse con los términos empleados en movimiento ondulatorio
2. Calcular la ecuación de onda, intensidad, potencia y energía de una onda.
3. Diferenciar los diferentes tipos de ondas.
4. Comprender los fenómenos deinterferencia, propagación de ondas y efecto Doppler.
5. Comprender el significado de los términos de impedancia y nivel sonoro o sonoridad.

Bibliografía
1. Apuntes División Física Aplicada
2. Física (Cap.14, 15 Y 16) Vol. I – Tipler Mosca – Reverté – 2003
3. Física general (Cap. 13, 25 y 26) Vol. I – J. M. de Juana – Pearson- 2003

Tema 5. Movimiento Ondulatorio

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1. MOVIMIENTOARMONICO SIMPLE
Cuando una partícula o sistema se mueve periódicamente con relación a su posición
de equilibrio, es decir, se desplaza repetidamente hacia delante y hacia atrás por el
mismo camino, se dice que oscila o vibra. Un ejemplo podría ser el movimiento del
péndulo de un reloj, o el movimiento de los pulmones durante la respiración, y, aunque la
naturaleza física de estos sistemas esdistinta, las ecuaciones que describen su
movimiento poseen la misma forma. El movimiento oscilatorio más sencillo es el
movimiento armónico simple (m.a.s.). Por definición diremos que una partícula se mueve
con movimiento armónico simple cuando su posición venga dada por la expresión:
(

)

Donde es la amplitud de la oscilación,
es decir, es el desplazamiento máximo de la
partícularespecto de su posición de
equilibrio. La cantidad (
) se
denomina fase del movimiento, es la fase
inicial (
) y la velocidad o frecuencia
angular.
Se llama periodo del movimiento ( ), al
tiempo que emplea la partícula en realizar
un ciclo u oscilación completa y vuelva a
ocupar el estado inicial, o lo que es lo mismo, al tiempo necesario para volver a su mismo
estado vibratorio inicial, esdecir:
()
(

)

(

)

[(

)

]

[

]

Tanto la función coseno, como la función seno, vuelven a tomar el mismo valor en
cada vuelta u oscilación, es decir, cada vez que la fase se incrementa en , de modo que
el periodo será:

La frecuencia (
), se define como el número de oscilaciones por unidad de
tiempo, es decir, la inversa del periodo. En el S.I. se mide en Hertzios (Hzo s-1).
()
Es interesante observar el significado físico de la fase inicial . Para ello
representaremos dos movimientos armónicos simples, uno con fase
y otro (
).
Si observamos el esquema, podemos observar que toda la segunda oscilación se

División de Física Aplicada

Tema 5. Movimiento Ondulatorio

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encuentra desplazada hacia la derecha el valor , diciéndose que ambasoscilaciones se
encuentran desfasadas unidades.

De igual forma, hay que remarcar que el valor de la fase nos permite describir, y/o
conocer, el estado inicial de un movimiento armónico simple
A partir de la expresión que determina la posición de una partícula que se mueve con
(
), podremos obtener la expresión de
movimiento armónico simple: ( )
la velocidad y de la aceleración derivando respectodel tiempo:
(

()

)

(

()

)

Donde puede observarse que la aceleración es proporcional y opuesta al
desplazamiento, característica que define al movimiento armónico simple.
Ejemplo:
Un bote se balancea arriba y abajo. El desplazamiento vertical del bote , en metros, viene dado por la
expresión:
(

()

)

(a) Determinar la amplitud, frecuencia angular (velocidad...