FENÓMENOS ONDULATORIOS

CONCLUSIONES:

- En instrumentos musicales, como la guitarra, se producen ondas al tocarla. La longitud de onda fundamental viene dada por el doble de la longitud de la cuerda. Por eso acortar la longitud de la cuerda significa aumentar su frecuencia (tono más agudo) también se producen a la vez gran cantidad de armónicos.

- Se relaciona la longitud de onda λ con el numero n, ya que entre mayor sea la longitud de la onda, menor será el número del armónico, ahora, entre mayor sea el número de armónico, menor será la longitud de onda. Son inversamente proporcionales.

- Se evidencia por la tabla 1 y 2 (según la foto que me acabó de enviar) que la longitud de onda depende únicamente de la frecuencia.

RESUMEN: FENÓMENOS ONDULATORIOS

Se estudió las ondas producidas por un pulso en cada uno de los diferentes simuladores y en diferentes medios de propagación, además, se observaron y se identificaron los fenómenos de reflexión, refracción, interferencia y difracción de las ondas. Se calculó longitud y velocidad de propagación de ondas planas y circulares con ayuda de las diferentes herramientas que nos brindan los simuladores, además con la fórmula de velocidad de propagación de ondas transversales. Todo el laboratorio experimental fue posible gracias el simulador propuesto en la guía número 10.

INTRODUCCIÓN:

En este informe se estudian los conocimientos de fenómenos ondulatorios, la importancia de estos en la vida cotidiana e identificar cada uno de ellos anteriormente mencionados.

Pero ¿Qué es el movimiento ondulatorio?

El movimiento ondulatorio consiste en la propagación de una perturbación, llamada onda, en un medio material o inclusive en el vacío, si se trata de la luz o cualquier otra radiación electromagnética. La energía viaja en el movimiento ondulatorio, sin que las partículas del medio se alejen mucho de sus posiciones, pues la perturbación solamente las hace oscilar o vibrar continuamente alrededor del sitio de equilibrio.

Ilustración 1. Interferencia ondas.

¿Qué es una onda?

Se llama onda a toda perturbación que ocurre en un medio y en cuya propagación hay transporte de energía. Cuando una piedra cae a un estanque, se genera una perturbación. Dicha perturbación es una onda que se extiende en forma de círculos concéntrico. Es importante resaltar que lo que se desplaza es la perturbación en sí, no las moléculas de agua. Estas permanecen oscilando en torno a su posición de equilibrio sin producir un desplazamiento neto de materia. Ilustración 2. Ondas en agua.

Reflexión

 La reflexión es el cambio de dirección del movimiento ondulatorio que ocurre en el mismo medio en que se propagaba, después de incidir sobre la superficie de un medio distinto.

Se rige por dos leyes:

 El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano

 El ángulo del rayo incidente iˆ y el de reflexión rˆ son iguales iˆ=rˆ

Refracción

Ilustración 3. Reflexión.

 La refracción es el cambio de dirección del movimiento ondulatorio que ocurre tras pasar este de un medio a otro en el que se propaga con distinta velocidad. Se rige por dos leyes:

 El rayo incidente, el refractado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano  La ley de Snell de la refracción, que marca la relación entre el ángulo de incidencia iˆ, el de refracción rˆ, y las velocidades de las ondas en los medios 1 y 2, v1 y v2, según:

Siendo n2,1, el índice de refracción del segundo medio respecto al primero, una constante adimensional.

Ilustración 3. Refracción.

Interferencia

 Se denomina interferencia a la superposición o suma de dos o más ondas. Dependiendo fundamentalmente de las longitudes de onda, amplitudes y de la distancia relativa entre las mismas se distinguen dos tipos de interferencias:

 Constructiva: se produce cuando las ondas chocan o se superponen en fases, obteniendo una onda resultante de mayor amplitud que las ondas iniciales.

 Destructiva: es la superposición de ondas en antifase, obteniendo una onda resultante de menor amplitud que las ondas iniciales.

Ilustración 4. Interferencia constructiva.

Difracción de las ondas

Ilustración 5. Interferencia destructiva.

 La difracción de las ondas constituye un fenómeno característico de éstas que fue usado como prueba de la naturaleza ondulatoria de los electrones. La difracción tiene lugar cuando las ondas que se propagan encuentran un obstáculo, por ejemplo, un orificio, cuyas dimensiones son del orden de la longitud de onda de las ondas incidentes. Las ondas se propagan entonces como si el orificio se convirtiera en un nuevo centro emisor y penetran tras el orificio en lo que debería de ser una "zona de sombra" si su comportamiento fuera como el de un chorro de partículas. Según Huygens este comportamiento puede explicarse si suponemos que el propio orificio se convierte en una fuente secundaria de ondas.

Ilustración 6. Difracción de ondas.

Fórmula 1. Velocidad de propagación.

Nuestro objetivo fue reconocer e identificar los fenómenos ondulatorios, jugar con las diferentes herramientas de los simuladores, con ellas calcular su velocidad y frecuencia además de aprender nuevas variables y conceptos.

MÉTODO EXPERIMENTAL:

Se midió la longitud de onda y se calculó la frecuencia y velocidad de propagación de las ondas.

Imagen 1. Ondas en el agua – Vista lateral.

Imagen 2. Ondas en el agua – Vista superior.

Imagen 3. Ondas de luz – Constructivas y destructivas.

Imagen 4. Longitud de onda de ondas de luz.

Imagen 5. Longitud de onda de ondas de sonido.

Imagen 6. Longitud de onda de ondas de sonido.

Imagen 7. Longitud de onda de ondas de sonido.

RESULTADOS Y ANALISIS:

t1(s) 2,9 t2(s) 3,02 t3(s) 2,97 tpromedio(s) 2,96333333 3 velocidad(cm/s) 0,8436 frecuencia(Hz) 0,3375 longitud de 2,5 onda(cm) Tabla 1. Ondas en el agua.

t1(s) 3,3 t2(s) 3,28 t3(s) 3,21 tpromedio(s) 3,2633333 3

velocidad(m/s ) frecuencia(Hz ) 1,5322E07 0,30644

distancia (m) 0,000000 5 Tabla 2. Ondas de luz.

t1(ms) t2(ms) t3(ms) 2.21 2.16 2.2

t4(ms) tp(ms)

2.21 2.195 tp(s) 0.002195 frecuencia(Hz) 455.58086 6 Longitud de onda 78.4 velocidad (cm/s) 35717.539 9 Tabla 3. Ondas del sonido atravesando 1 barrera.

t1(ms) 2.2 t2(ms) 2.19 t3(ms) 2.15 t4(ms) 2.14 tp(ms) 2.17 tp(s) 0.00217 frecuencia(Hz) 460.829493 1

Longitud de 78.4

onda velocidad (cm/s) 36129.0322 6 Tabla 4. Ondas del sonido atravesando 2 barrera.

t1(ms) t2(ms) t3(ms) 2.15 2.1 2.21

t4(ms) tp(ms)

2.14 2.15 tp(s) 0.00215 frecuencia(Hz) 465.1162791 Longitud de 78.4 onda velocidad (cm/s) 36465.11628

Tabla 5. Ondas del sonido sin barreras.

Frente de onda: se define como el lugar geométrico que une todos los puntos que, en un instante dado, se encuentran en idéntico estado de vibración, es decir, tienen igual fase. En las imágenes se observan los frentes de onda más oscuros como por ejemplo el frente de onda del agua en la imagen 2, se observa de color azul oscuro, casi negro y podemos ver que son ondas circulares como las de la luz, que se pueden observar en la imagen 4, estas también son circulares, pero a diferencia de estas 2, el frente de onda como se observa en la imagen 5 son cónicas, también son de color negro

- Se evidencia de la imagen 3 que las ondas constructivas tienen una amplitud más grande a las ondas iniciales y las destructivas una amplitud más pequeña. - La imagen 5 es un claro ejemplo de la difracción, al generar una onda sin curvatura y hacerlo cruzar una barrera se genera una onda curva. La diferencia entre difracción e interferencia es que la difracción solo experimenta un cambio dependiendo el número de aberturas que haya (genera patrones) en cambio la interferencia aumenta su amplitud de onda (onda constructiva) o la decrementa (onda destructiva). - Decimos que dos puntos de la onda están en fase o que tienen igual fase cuando su elongación y la velocidad de su movimiento coinciden. - Identificamos una onda constructiva ya que sus ondas iniciales oscilan en parecidas amplitudes (en fase) haciendo que la onda resultante de mayor amplitud que las ondas iniciales, y una onda destructiva no tienen amplitudes simulares así obteniendo una onda resultante de menor amplitud que las ondas iniciales. - Se observó y se compararon los resultados de las tablas 3,4 y 5, se observa que, aunque sea 1 agujero, 2 agujeros o sin barreras la velocidad del sonido no cambia.

CONCLUSIONES:

- Es muy importante la participación de las ondas en nuestras vidas ya que siempre estamos con ellas aun cuando no las podamos ver. Están en todo, como por ejemplo en el sonido al escuchar nuestras voces, cuando tratamos de conectarnos con nuestros celulares vía bluetooth o vía wifi. Las ondas no podemos verlas a simple vista, pero podemos ver los cambios que producen al prender la T.V satelital las telefonías y muchas cosas más como en el horno de microondas. Eso podría ser bueno, pero al fin y acabo puede ser peligroso como el caso de la contaminación sonora que no se ve, pero después de un tiempo de exposición puede causar daños en la salud

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