Onda
Páginas: 22 (5382 palabras)
Publicado: 8 de febrero de 2011
Versión fiel al material impartido, corregida posteriormente al curso: 25.08.2005
LABORATORIO DE ONDAS
Dr. Eugenio Kourmychev, Centro de Investigaciones en Óptica, A.C., León,
Guanajuato
Todo el mundo a nuestro alrededor, a todas las escalas, vibra ("oscila"). Una de las formas más naturales del comportamiento de la materia es oscilarse y/o propagarse en forma de ondas. Ejemplos: enun átomo oscilan los electrones alrededor de su núcleo; oscilan las moléculas, vibran los edificios y puentes, tiembla la Tierra y los seres vivos, propagan las olas del mar y las ondas electromagnéticas.... La propagación en ondas es esencial para la transmisión de señales y de información en general. ¿Por qué y como vibran las cosas? ¿Qué es una onda? ¿Qué tienen en común los fenómenosmencionados?
En este curso-laboratorio contestamos de manera entendible e interactiva las preguntas planteadas arriba y aprendemos los conceptos fundamentales de la teoría de ondas y oscilaciones: oscilaciones y ondas, resonancia, polarización, caos, ... Usamos como herramienta básica un aparato electro-mecánico simple pero versátil y emocionante, llamado el "Mini Lab de Física". Adaptamos el nivel delas Matemáticas utilizadas a los
participantes.
Objetivo del curso:
Despertar el interés de estudiantes a la física de ondas y oscilaciones, involucrándolos al proceso de investigación con los experimentos interactivos, emocionantes e indicativos con el fin de enseñar los conceptos básicos y fundamentales de la teoría de ondas y oscilaciones.
Metas del curso:
1. Presentar un punto devista personal sobre el lugar de la ciencia, en particular de la Física, en el mundo actual.
2. Mostrar que todo el mundo vibra y enseñar que son oscilaciones y ondas.
3. Demostrar, usando la teoría y experimentos simples con péndulos físicos, que el modelo de oscilador armónico es un punto clave para explicar y entender a los muchos fenómenos de la física de oscilaciones. La razón deoscilaciones es la existencia de una fuerza restauradora que actúa sobre un objeto o sistema.
4. Mostrar y Enseñar la fuerza de Lorentz, la de interacción entre la corriente eléctrica y campo magnético.
5. Demostrar el principio de generación de ondas en una cuerda elástica conductora (un alambre delgado) usando la fuerza de Lorentz alterna que se debe a la interacción entre una corrienteeléctrica alterna y un campo magnético estático (permanente). Explicar la diferencia entre los conceptos de oscilación y onda.
6. Resonancia es un fenómeno de suma importancia para la vida y ciencia (tanto útil como nocivo) que se debe a la respuesta de un sistema oscilatorio a una fuerza externa armónica.
7. Composición de oscilaciones de la misma dirección y frecuencia, la interferenciaconstructiva y destructiva.
8. Polarización de ondas (oscilaciones) como un resultado de Composición de oscilaciones de la misma frecuencia, perpendiculares entre sí; figuras de Lissajous como un resultado de composición de oscilaciones perpendiculares entre sí, pero de frecuencias múltiples.
9. Enseñar los elementos básicos del análisis y la determinación de Parámetros principales de un sistemaondulatorio: alambre delgado con corriente eléctrica en un campo magnético
SESIÓN # 1. Introducción y una demostración de sistemas oscilatorios y ondulatorios simples.
Movimiento oscilatorio de un péndulo simple.
Objetivo:
Establecer el contacto con el grupo de estudiantes y marcar la línea de desarrollo del curso, mostrando la importancia de los fenómenos oscilatorios y ondulatorios parala vida y ciencia.
Metas:
1. Implementar los experimentos con un péndulo físico simple para establecer la característica principal de éste: la frecuencia y su dependencia funcional de los parámetros del sistema (longitud, constante gravitacional, masa, forma, ...). Explicar que las oscilaciones es un fenómeno de cambio repetitivo de un parámetro del sistema en el tiempo (la dependencia de...
LABORATORIO DE ONDAS
Dr. Eugenio Kourmychev, Centro de Investigaciones en Óptica, A.C., León,
Guanajuato
Todo el mundo a nuestro alrededor, a todas las escalas, vibra ("oscila"). Una de las formas más naturales del comportamiento de la materia es oscilarse y/o propagarse en forma de ondas. Ejemplos: enun átomo oscilan los electrones alrededor de su núcleo; oscilan las moléculas, vibran los edificios y puentes, tiembla la Tierra y los seres vivos, propagan las olas del mar y las ondas electromagnéticas.... La propagación en ondas es esencial para la transmisión de señales y de información en general. ¿Por qué y como vibran las cosas? ¿Qué es una onda? ¿Qué tienen en común los fenómenosmencionados?
En este curso-laboratorio contestamos de manera entendible e interactiva las preguntas planteadas arriba y aprendemos los conceptos fundamentales de la teoría de ondas y oscilaciones: oscilaciones y ondas, resonancia, polarización, caos, ... Usamos como herramienta básica un aparato electro-mecánico simple pero versátil y emocionante, llamado el "Mini Lab de Física". Adaptamos el nivel delas Matemáticas utilizadas a los
participantes.
Objetivo del curso:
Despertar el interés de estudiantes a la física de ondas y oscilaciones, involucrándolos al proceso de investigación con los experimentos interactivos, emocionantes e indicativos con el fin de enseñar los conceptos básicos y fundamentales de la teoría de ondas y oscilaciones.
Metas del curso:
1. Presentar un punto devista personal sobre el lugar de la ciencia, en particular de la Física, en el mundo actual.
2. Mostrar que todo el mundo vibra y enseñar que son oscilaciones y ondas.
3. Demostrar, usando la teoría y experimentos simples con péndulos físicos, que el modelo de oscilador armónico es un punto clave para explicar y entender a los muchos fenómenos de la física de oscilaciones. La razón deoscilaciones es la existencia de una fuerza restauradora que actúa sobre un objeto o sistema.
4. Mostrar y Enseñar la fuerza de Lorentz, la de interacción entre la corriente eléctrica y campo magnético.
5. Demostrar el principio de generación de ondas en una cuerda elástica conductora (un alambre delgado) usando la fuerza de Lorentz alterna que se debe a la interacción entre una corrienteeléctrica alterna y un campo magnético estático (permanente). Explicar la diferencia entre los conceptos de oscilación y onda.
6. Resonancia es un fenómeno de suma importancia para la vida y ciencia (tanto útil como nocivo) que se debe a la respuesta de un sistema oscilatorio a una fuerza externa armónica.
7. Composición de oscilaciones de la misma dirección y frecuencia, la interferenciaconstructiva y destructiva.
8. Polarización de ondas (oscilaciones) como un resultado de Composición de oscilaciones de la misma frecuencia, perpendiculares entre sí; figuras de Lissajous como un resultado de composición de oscilaciones perpendiculares entre sí, pero de frecuencias múltiples.
9. Enseñar los elementos básicos del análisis y la determinación de Parámetros principales de un sistemaondulatorio: alambre delgado con corriente eléctrica en un campo magnético
SESIÓN # 1. Introducción y una demostración de sistemas oscilatorios y ondulatorios simples.
Movimiento oscilatorio de un péndulo simple.
Objetivo:
Establecer el contacto con el grupo de estudiantes y marcar la línea de desarrollo del curso, mostrando la importancia de los fenómenos oscilatorios y ondulatorios parala vida y ciencia.
Metas:
1. Implementar los experimentos con un péndulo físico simple para establecer la característica principal de éste: la frecuencia y su dependencia funcional de los parámetros del sistema (longitud, constante gravitacional, masa, forma, ...). Explicar que las oscilaciones es un fenómeno de cambio repetitivo de un parámetro del sistema en el tiempo (la dependencia de...
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