Marco teórico lab fisica 2

Marco teórico


Densidad

Una propiedad importante de cualquier material es su densidad, que se define como su masa por unidad de volumen. Un material homogéneo, como el hielo o el hierro, tiene la misma densidad en todas sus partes. Usamos la letra griega r (rho) para denotar la densidad. Si una masa m de material homogéneo tiene un volumen V, la densidad r es


Tipos de ondas mecánicas

Unaonda mecánica es una perturbación que viaja por un material o una sustancia que es el medio de la onda. Al viajar la onda por el medio, las partículas que constituyen el medio sufren desplazamientos de varios tipos, dependiendo de la naturaleza de la onda.
La figura 15.1 muestra tres variedades de ondas mecánicas. En la figura 15.1a, el medio es una cuerda tensada. Si imprimimos al extremo izquierdouna ligera sacudida hacia arriba, la sacudida viaja a lo largo de la cuerda. Secciones sucesivas de la cuerda repiten el movimiento que dimos al extremo, pero en instantes posteriores sucesivos.
Puesto que los desplazamientos del medio son perpendiculares o transversales a la dirección en que la onda viaja por el medio, decimos que se trata de una onda transversal.
En la figura 15.1b, el medio esun líquido o un gas en un tubo con una pared rígida en el extremo derecho y un pistón móvil en el izquierdo. Si imprimimos al pistón un solo movimiento hacia adelante y hacia atrás, el desplazamiento y las fluctuaciones de presión viajarán a lo largo del medio. En esta ocasión, los movimientos de las partículas del medio son hacia adelante y hacia atrás en la misma línea en que viaja la onda, ydecimos que se trata de una onda longitudinal.
En la figura 15.1c, el medio es líquido en un canal, como agua en una zanja de irrigación.
Si movemos la tabla plana de la izquierda hacia adelante y hacia atrás una vez, una perturbación de onda viajará a lo largo del canal. En este caso, los desplazamientos del agua tienen componentes tanto longitudinal como transversal.
Cada uno de estos sistemastiene un estado de equilibrio. En el caso de la cuerda estirada, es el estado en que el sistema está en reposo, estirada en línea recta. Para el fluido en un tubo, es un estado en que el fluido está en reposo con presión uniforme; y para el agua en una zanja, es una superficie lisa y plana. En cada caso, el movimiento ondulatorio es una perturbación del estado de equilibrio que viaja de una regióndel medio a otra, y siempre hay fuerzas que tienden a volver el sistema a su posición de equilibrio cuando se le desplaza, así como la gravedad tiende a llevar un péndulo hacia su posición de equilibrio vertical cuando se le desplaza.








15.1 Tres formas de producir una onda que se mueve hacia la derecha. a) La mano mueve la cuerda hacia arriba y regresa, produciendo una onda transversal. b)El pistón se mueve a la derecha, comprimiendo el líquido o gas, y regresa, produciendo una onda longitudinal.
c) La tabla se mueve a la derecha y regresa, produciendo una combinación de ondas longitudinales y transversales.


Ondas periódicas

La onda transversal en una cuerda estirada de la figura 15.1a es un ejemplo de un pulso de onda. La mano sacude la cuerda verticalmente una vez, ejerciendouna fuerza transversal sobre ella. El resultado es un solo pulso que viaja a lo largo de la cuerda. La tensión de la cuerda restablece su forma recta una vez que el pulso ha pasado.
Se da una situación más interesante cuando imprimimos un movimiento repetitivo, o periódico al extremo libre de la cuerda. (Tal vez el lector desee repasar la explicación del movimiento periódico del capítulo 13 antesde continuar.) Entonces, cada partícula de la cuerda tendrá un movimiento periódico al propagarse la onda, y tendremos una onda periódica.












Ondas transversales periódicas
En particular, suponga que movemos verticalmente la cuerda con un movimiento armónico simple (MAS) con amplitud A, frecuencia f, frecuencia angular ω=2πf y periodo T=1/f = 2π/ω. En la figura 15.3 se muestra una forma...