Oscar Mercado

INVESTIGACION CONCEPTOS DE FÍSICA






PRESENTADO POR:


OSCAR MERCADO
CC. 8047877


DOCENTE:

DAVID GARCIA
MATEMATICO






UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA-SECCIONAL BAJO CAUCA
INGENIERIA INDUSTRIAL
SECCIONAL BAJO CAUCA
2010 - 1


ONDA

Se utiliza el término ‘onda’ para definir a toda aquella alteración que se da sobre algún tipo de materia que normalmente debería presentar otras características. La onda por lo general tiene que ver con la aparición de un movimiento continuo y que se propaga a través de la conducción de cierto tipo de energía. La onda, a diferencia de otras alteraciones, es dinámica y se transporta en espacio y tiempo a la vez. En este sentido, la representación que comúnmente se vincula con la idea de onda es aquella que sucede en una porción de agua quieta al caer una gota o al generarse cierto movimiento.
Si nos atenemos a la definición de onda que da la ciencia física (aquellas que son quizás las más comunes o fácilmente observables en la naturaleza y en la vida cotidiana), podemos decir que las ondas pueden hacerse presentes en diferentes medios tales como el agua, la electricidad, el aire, el sonido, la luz, la presión, los campos magnéticos o hasta el vacío. La onda se caracteriza por presentar una vibración ondulatoria que comienza en un punto y sigue su curso hasta chocar con otro elemento, generando así una ida y vuelta permanente que en algunos casos puede calmarse hasta desaparecer y en otros mantenerse.
Por otro lado, también se puede definir o describir lo que una onda es de acuerdo a los segmentos que la componen. Aquí debemos mencionar principalmente la alternancia de crestas y valles, siendo las primeras el pico más alto de la onda y los segundos el pico más bajo. Además, también debemos considerar la importancia de la amplitud o distancia que se genera entre una cresta y otra, la frecuencia o número de casos en los que se vuelve a generar la vibración. Finalmente, el período es tiempo que existe entre la presencia de una cresta y la otra.

LONGITUD DE ONDA
En el movimiento de una onda periódica, las partículas del medio oscilan conforme dicta su ecuación de posición, de manera que algunas de ellas coincidirán en su estado de vibración. La distancia entre cada dos partículas consecutivas del medio con un mismo estado de vibración se conoce por longitud de onda.
La longitud de onda introduce el concepto de periodicidad espacial (que se añade al de periodicidad temporal asociado al periodo T) para los movimientos ondulatorios periódicos, ya que la función de onda se puede escribir de manera que:
PERIODICIDAD
Se puede decir que el movimiento ondulatorio es doblemente periódico, presentando una periodicidad espacial y otra temporal.



PERIODICIDAD ESPACIAL
Supongamos que en un determinado momento obtenemos una instantánea del perfil de la onda. En un punto situado a una distancia x del origen de la perturbación el valor de la elongación será:
Un punto que diste del anterior un número entero de longitudes de onda:
y(x+ nλ,t) = A·cos·[2π [(t /T ) − (x /λ )] − ( 2π/λ)·nλ ] = A·cos(ωt − k·x − 2πn) =
A·cos(ωt − k·x ) = y(x,t)
Como se ve la elongación toma los mismos valores, para el mismo tiempo, en los puntos que distan un número entero de veces λ (longitud de onda). Existe por tanto una periodicidad espacial.
Todos los puntos que distan entre si un número entero de longitudes de onda están en el mismo estado de vibración.
Si el medio es homogéneo (velocidad de propagación de la onda es constante en todo él todos los puntos equidistantes del origen de la perturbación son alcanzados por la misma en el mismo instante y el lugar geométrico de todos esos puntos se llama frente de onda.
Según la forma del frente de onda podemos hablar de ondas planas, ondas circulares, esféricas.
En un medio homogéneo e isótropo la dirección de propagación es perpendicular al frente de onda.

PERIODICIDAD TEMPORAL
Supongamos que ahora estudiamos las elongaciones en un punto fijo en función del tiempo:
Cuando ha transcurrido un tiempo nT desde el momento anterior, la elongación será por tanto la misma que en ese momento anterior. Hay periodicidad temporal.

PERIODO, LONGITUD DE ONDA, VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN Y AMPLITUD

En el caso del movimiento ondulatorio, se denomina periodo, al intervalo de tiempo en que las partículas del medio por el que se propaga la onda, realizan una oscilación completa.
En el movimiento ondulatorio, además de la periodicidad temporal que caracteriza la oscilación de cada uno de los puntos del medio por el que se propaga la onda, existe una periodicidad espacial, que caracteriza la repetición de la configuración de la onda a lo largo de la dirección de propagación.
Esta periodicidad espacial se puede caracterizar cuantitativamente por la mínima distancia entre dos puntos que oscilan en fase y se denomina longitud de onda (λ).
Es decir, la longitud de onda (λ) es la distancia mínima entre dos puntos que oscilan en fase.
Como en cada período T la onda recorre una distancia igual a una longitud de onda λ, entonces la velocidad de propagación puede expresar en función de λ y T mediante la ecuación:
ó v = λf puesto que

DESFASE
El desfase entre dos ondas es la diferencia entre sus dos fases. Habitualmente, esta diferencia de fases, se mide en un mismo instante para las dos ondas, pero no siempre en un mismo lugar del espacio.

RAPIDEZ DE FASE
La velocidad de fase de una onda es la tasa a la cual la fase de la misma se propaga en el espacio. Ésta es la velocidad a la cual la fase de cualquier componente en frecuencia de una onda se propaga (que puede ser diferente para cada frecuencia). Si tomamos una fase en particular de la onda (por ejemplo un máximo), ésta parecerá estar viajando a dicha velocidad. La velocidad de fase está dada en términos de la velocidad angular de la onda ω y del vector de onda k por la relación:
Hay que tener en cuenta que la velocidad de fase no es necesariamente igual a la velocidad de grupo de una onda, que es la tasa a la cual viaja la energía almacenada en la onda.
La velocidad de fase de la radiación electromagnética puede en ciertas circunstancias ser superior a la velocidad de la luz en el vacío, pero esto no implica que haya transmisión de energía por encima de dicha velocidad.

ONDA ARMÓNICA
Llamamos onda armónica a aquella en la que la perturbación que se propaga es un movimiento armónico simple. Pueden generarse ondas armónicas transversales en una cuerda elástica agitando uno de sus extremos con un vibrador armónico que oscile en dirección perpendicular a la de la cuerda. Podemos originar ondas armónicas longitudinales en un muelle mediante el mismo método, pero moviendo esta vez el vibrador en la misma dirección que la del muelle. La propagación a velocidad finita de la perturbación a lo largo de la cuerda hace que el aspecto de una onda armónica transversal sea el de una serie de crestas y valles que se van propagando a una cierta velocidad v. En el caso de una onda armónica longitudinal propagándose por un muelle lo que vemos es una sucesión alterna de contracciones y estiramientos. En ambos casos cada punto del medio de propagación se encuentra en cada instante separado una cierta distancia de su posición de equilibrio: la posición que ocupa cuando no hay onda que se propague. Esa separación es la elongación correspondiente al movimiento vibratorio armónico que describe el punto. La amplitud de ese movimiento es la amplitud de la onda. En el caso de las ondas transversales la amplitud es la altura de una cresta o la profundidad de un valle. Cuando dos puntos tienen la misma elongación y la misma velocidad (incluyendo el sentido del movimiento) decimos que se encuentran en fase. Dos puntos en fase se mueven exactamente de la misma manera: en cada instante tienen la misma elongación y se mueven con la misma velocidad (y, por tener la misma velocidad, el mismo sentido de movimiento). En el caso de las ondas transversales, dos cimas o dos valles están en fase. A la distancia entre dos puntos en fase consecutivos se le denomina longitud de onda (λ - letra griega lambda-).
POLARIZACIÓN.
Es el proceso por el cual en un conjunto originariamente indiferenciado se establecen características o rasgos distintivos que determinan la aparición en él de dos o más zonas mutuamente excluyentes llamadas polos.
El término científico de polarización puede hacer referencia a:
Polarización electroquímica: modificación de las características de una celda electroquímica por el uso de la misma.
Polarización eléctrica
Polarización electromagnética o de luz

ONDAS PLANAS
En la física de propagación de ondas (especialmente ondas electromagnéticas), una onda plana o también llamada onda mono dimensional, es una onda de frecuencia constante cuyos frentes de ondas (superficies con fase constante) son planos paralelos de amplitud constante normales al vector velocidad de fase. Es decir, son aquellas ondas que se propagan en una sola dirección a lo largo del espacio, como por ejemplo las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de ondas son planos y paralelos.
Por extensión, el término es también utilizado para describir ondas que son aproximadamente planas en una región localizada del espacio. Por ejemplo, una fuente de ondas electromagnéticas como una antena produce un campo que es aproximadamente plano en una región de campo lejano. Es decir que, a una distancia muy alejada de la fuente, las ondas emitidas son aproximadamente planas y pueden considerarse como tal.
Matemáticamente, una onda plana es una solución de la ecuación de onda de la siguiente forma:
Dónde i es la unidad imaginaria, k es el vector de onda, ω es la frecuencia y a es la amplitud compleja. La solución física es usualmente encontrada tomando la parte real de la expresión.

ONDA ESFÉRICA
Una onda esférica, en física, es aquella onda tridimensional que se propaga a la misma velocidad en todas direcciones. Se llama onda esférica porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas, cuyos centros coinciden con la posición de la fuente de perturbación.
Las ondas sonoras son ondas esféricas cuando se propagan a través de un medio homogéneo, como el aire o el agua en reposo. También la luz se propaga en forma de ondas esféricas en el aire, el agua, o a través del vacío.

EFECTO DOPPLER

Diagrama del Efecto Doppler.
El efecto Doppler, llamado así por el austríaco Christian Doppler, es el cambio en la frecuencia de una onda producido por el movimiento de la fuente respecto a su observador. Doppler propuso este efecto en 1842 en su tratado Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels (Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros).
El científico holandés Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot investigó esta hipótesis en1845 para el caso de ondas sonoras y confirmó que el tono de un sonido emitido por una fuente que se aproxima al observador es más agudo que si la fuente se aleja. Hippolyte Fizeau descubrió independientemente el mismo fenómeno en el caso de ondas electromagnéticas en 1848. En Francia este efecto se conoce como "Efecto Doppler-Fizeau
En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades elevadas, como las velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y el ojo humano no puede captarlo, solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de precisión como espectrómetros. Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad de la luz, entonces sí seria apreciable de forma directa la variación de longitud de onda.
Sin embargo hay ejemplos cotidianos de efecto Doppler en los que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) puede parecer insignificante respecto a la velocidad del sonido al nivel del mar (unos 1.235 km/h), sin embargo se trata de aproximadamente un 4% de la velocidad del sonido, fracción suficientemente grande como para provocar que se aprecie claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador.