viernes, 30 de abril de 2010

Jonatan Medina

CLASES DE ONDA
Las ondas se clasifican en dos formas:
1. Atendiendo al Medio de Propagación: las ondas pueden ser mecánicas y electromagnéticas. Las ondas mecánicas requieren un medio natural o elástico que vibre; por ejemplo, las ondas en el agua y en la cuerda. Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse, se propagan en el vacío. El calor del Sol nos llega a través de estas ondas. También las ondas de las estaciones de radio y televisión.
2. Atendiendo a la Dirección de Propagación: estas ondas pueden ser transversales y longitudinales.
ONDAS TRANSVERSALES
Las ondas transversales son aquellas en las que las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Cuando producimos una onda en una cuerda, ésta avanza hasta llegar al otro extremo, cada punto del medio al ser alcanzado vibra, de forma tal que sube y baja, pero sin avanzar, sólo se mueven perpendicularmente al movimiento de la onda.
ONDAS LONGITUDINALES
Las ondas longitudinales las podemos observar con mayor y mejor facilidad en un resorte, pues cuando éste se deforma y es liberado, se produce una vibración y las partículas del medio se mueven en la misma dirección de propagación (resorte).
ELEMENTOS DE UNA ONDA
Los elementos de una onda son los siguientes: la cresta, el valle, el nodo, la longitud de onda y la amplitud.
En las ondas transversales se presentan la cresta y el valle. La cresta es el punto que ocupa la posición mas alta en una onda y el valle es el punto más bajo de la onda.
El nodo es el punto del medio material que no tiene desplazamiento vertical, es decir, no tiene amplitud; en la figura anterior el punto C es el nodo.
La longitud de onda es la distancia entre dos crestas consecutivas de una misma onda o entre dos valles consecutivos; generalmente, la longitud de onda se considera como la distancia entre dos puntos que están en el mismo estado de vibración.
LA AMPLITUD
Cuando tú mantienes tensa una cuerda que está sujeta por el otro extremo, esta cuerda está en equilibrio. Si le comunicas un impulso hacia arriba, se produce una onda, porque se origina una separación en la parte que está más próxima a sus manos. La preparación entre su posición de equilibrio y su máxima altura es la amplitud (A).
PERIODO Y FRECUENCIA
·
· El período: cuando producimos ondas en sucesivos impulsos hacia arriba y hacia abajo, las ondas formadas viajan. El tiempo que se toma una onda en pasar por un punto del medio material perturbado es lo que constituye el período.
· La Frecuencia: si por el contrario controlamos el número de ondas que pasan por un punto en la unidad de tiempo, entonces nos referimos a la frecuencia. Tanto el período como la frecuencia se pueden expresar de la siguiente manera:
, esto quiere decir, que el período y la frecuencia son inversos.
PERIODO Y FRECUENCIA
Hay ondas que no necesitan un medio material para propagarse (agua, cuerda, resorte) y se propagan con facilidad, tal es el caso de las ondas electromagnéticas. Sin embargo, las ondas electromagnéticas se desplazan gracias al desplazamiento de dos cambios a la vez, el campo eléctrico y el magnético. Este tipo de onda electromagnética es la que utilizan las estaciones de radio y televisión. El calor nos llega desde el Sol gracias a las ondas electromagnéticas, ya que éstas atraviesan el espacio vacío.
EL SONIDO
Un ejemplo de una onda mecánica lo es el sonido. Cuando una fuente produce un sonido, éste se propaga gracias al medio material. El tipo de onda al que pertenece el sonido es el transversal, ya que las partículas del medio alcanzadas por el sonido se mueven en forma vertical; la oscilación de la partícula nos permite afirmar que el movimiento es periódico.
El sonido es una vibración de una fuente; por ejemplo, si cuando hablamos nos colocamos suavemente las yemas de los dedos en la parte externa de la garganta notamos una sensación de vibración.
VELOCIDAD DEL SONIDO
El sonido se propaga en los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. La velocidad del sonido en los sólidos es de unos 500 m/seg. En los líquido, si se trata de agua, depende de su densidad; en el agua dulce es de 1,435 m/seg, pero en el agua salada es un poco mayor, 1,500 m/seg. La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/seg a una temperatura de 20ºC.
PERCEPCION DEL SONIDO
Las ondas sonoras las percibimos por el órgano del oído. Al llegar aquellas al oído golpean una membrana elástica llamada tímpano que vibra con la frecuencia de la onda. Una cadena de huesitos transmite las vibraciones amplificándolas a un fluido situado en el oído interno.
Los movimientos del fluido son detectados por fibras longitudes y espesores diferentes y vibran cada una n su propia frecuencia, estas vibraciones se transforman en señales eléctricas que son llenadas por los nervios auditivos al cerebro donde se realiza la sensación del sonido.
FUENTES DEL SONIDO
Sabemos que el sonido se produce por las vibraciones de un objeto. Estas vibraciones producen en el aire movimiento de sus moléculas y por lo tanto se traduce en una presión del mismo. Esto es lo que sucede en una bocina de radio; la bocina tiene un diafragma que vibra debido a la corriente eléctrica.
La voz humana es el resultado de la vibración de las cuerdas vocales, que son dos membranas que se encuentran en la garganta.
Como fuentes de sonido tenemos también los instrumentos de viento, de cuerdas y percusión. Los instrumentos de viento producen sonidos cuando son accionados por los labios del músico; sin embargo, no todos los instrumentos de viento se manejan de igual forma; por ejemplo, la trompeta y el clarinete se tocan de diferente forma.
En la trompeta el sonido se produce por las vibraciones de los labios del músico; sin embargo, el instrumento de viento con boquilla y con lengüeta (lámina de metal móvil), lo que vibra es la lámina cuando entra el viento.
En el caso de un órgano de viento, el aire se mueve hacia dentro y hacia afuera del tubo.
Los instrumentos de cuerda son fuentes de sonido que utilizan las vibraciones de las cuerdas. Estos instrumentos (la guitarra, por ejemplo) utilizan pulsaciones de las cuerdas o el roce de las mismas, como es el caso del violín.
También el instrumento de percusión es fuente de sonido. Este tipo de instrumento utiliza membranas que vibran. Entre ellos tenemos el tambor y l0os platillos de banda.
ECO Y REVERBERACION
Cuando las ondas encuentran un obstáculo, parte de ellas se devuelven, por lo que se dice que se refleja. El sonido es una onda y parte de esta onda se destruye al llegar a un obstáculo, pero la parte que se devuelve en forma de onda se conoce como eco. Para que el eco se produzca y se pueda percibir, la distancia de la fuente al obstáculo debe ser mayor de los 17 metros. Ya a una distancia menor tanto el sonido producido por la fuente como la parte devuelta por el obstáculo se percibirán juntos y entonces estaremos frente a otro fenómeno, que es la reverberación.
CUALIDADES DEL SONIDO
· Tono: un sonido se diferencia de otro en su tono. El tono representa el número de vibraciones que se producen en la unidad de tiempo (frecuencia), esto nos dice que a mayor frecuencia mayor será el tono. De ahí que el tono puede ser grave o agudo: el sonido agudo tiene una frecuencia mayor que el grave. La voz masculina se diferencia de la voz femenina por su tono.
· Timbre: cuando un cuerpo vibra, no lo hace en forma uniforme, sino que tiene varias frecuencias. Estas frecuencias simultáneas permiten que el timbre sea diferente entre una fuente y otra. Por el timbre diferenciarnos un instrumento de otro. Podemos diferenciar la voz de un hombre de la voz de otro hombre, o la voz de una mujer de la voz de otra mujer.
· Intensidad: el sonido lo percibimos a través del sentido del oído, y es a través de este sonido que nos damos cuenta si el sonido es fuerte o débil, es decir, la intensidad del sonido tiene relación con la fuerza que se produce. Esto nos dice que dependiendo de la fuerza que produce el sonido, esto puede ser o no percibido de acuerdo a la distancia a que nos encontramos de la fuente; la intensidad del sonido depende entonces de la amplitud de la vibración, es decir, a mayor amplitud mayor intensidad. Existe la mínima intensidad del sonido que puede ser percibida por el oído humano y es lo que conocemos como el umbral de audibilidad. Si la intensidad del sonido es muy fuerte puede producir daños en el oído humano. Existe una intensidad máxima del sonido, que puede ser soportada sin producir daños, llamada umbral del dolor. La intensidad del sonido se mide en bel, en honor al físico Británico Alexander Graham Bell, generalmente para la intensidad del sonido se usa el decibel (db) que es una décima parte de un bel:
RESONANCIA
Es el fenómeno que se produce cuando los cuerpos vibran con la misma frecuencia, uno de los cuales se puso a vibrar al recibir las frecuencias del otro.
Para entender el fenómeno de la resonancia, pondré un ejemplo sencillo, Supóngase que tengo un tubo con agua y muy cerca de él (sin éstos en contacto) tenemos un diapasón, si golpeamos el diapasón con un metal, mientras echan agua en el tubo, cuando el agua alcance determinada altura el sonido será mas fuerte; esto se debe a que la columna de agua contenida en el tubo se pone a vibrar con la misma frecuencia que la que tiene el diapasón, lo que evidencia por qué las frecuencias se refuerzan y en consecuencia aumenta la intensidad del sonido.
EFECTO DOPPLER
El sonido lo percibimos porque el aire que está en contacto con el tímpano el oído varía, esas variaciones que tienen las mismas frecuencias en las vibraciones del foco sano y el observador están en reposo. Ahora bien, si uno de los dos (fuente sonora u observador) se acercan o se alejan, la intensidad del sonido varía. Esto se debe a que a medida que nos acercamos a la fuente o la fuente se acerca a nosotros, aumenta la frecuencia (número de onda) y el sonido se hace más intenso; de lo contrario, si nos alejamos de la fuente o ella se aleja de nosotros, el sonido es menos intenso, debido a que la frecuencia disminuye. Este fenómeno recibe el nombre de efecto Doppler, y lo hemos vivido cuando la sirena de una ambulancia o de los bomberos se acerca o se aleja de nosotros.
INFRASONIDOS Y ULTRASONIDO
Las personas podemos captar sonidos, si la frecuencia del sonido producido por una fuente es inferior a 16 vibraciones por segundo (16 vib/seg), entonces ese sonido no es percibido por los seres humanos. A este tipo de sonido cuya frecuencia es menor de 16 vib/seg se llama infrasonido
Ahora bien, existen sonidos cuya frecuencia es muy alta, es decir, aquellos que pasan de 20,000 vib/seg; este tipo de sonidos reciben el nombre de ultrasonido y no son captados por el ser humano.
Los ultrasonidos se producen por el efecto de una tensión eléctrica alterna aplicada sobre placas de cuarzo, debido a que los ultrasonidos transportan energías muy grandes. Se aplican en las industrias, en la fabricación de emulsiones con líquidos no miscibles (aceite y agua, mercurio y agua); se utilizan en la limpieza de ropa, esterilización de algunas sustancias, debido a que matan microorganismos. Los murciélago utilizan los ultrasonidos para orientarse n sus vuelos nocturnos y no chocar con los objetos.
Los ultrasonidos se aplican también para detectar objetos que se encuentran en las profundidades del mar, y también elimina el humo que sale por la chimenea de las fábricas. Esto se debe a que cuando su ultrasónico pasa a través del humo, sus partículas se agrupan y caen al suelo.
APLICACIONES
Algunas de las aplicaciones del sonido las encontramos en los instrumentos musicales y en la música. Los especialistas en sonido (ingeniero de sonido) aplican sus conocimientos en ésta rama de la físicapara fabricar habitaciones o salones de música donde no se produce el fenómeno de la reverberación. Dichos especialistas utilizan fibras de vidrios con el que obtienen mejor sonido.
En el campo de la medicina, los nefrólogos, especialista de las vías urinarias, utiliza el ecógrafo. Este aparato emite ultrasonido y con ello hacen exploraciones en el interior del cuerpo humano, esto se debe al fenómeno de la reflexión, lo que permite obtener gráficas de la situación del o los órganos explorados. Otro aparato que utilizan tanto los nefrólogos, urólogos y gastroenterólogos es el fonógrafo que al igual que el ecógrafo utiliza los ultrasonidos para hacer exploraciones internas, pero a través de este aparato en lugar de obtener gráficas se obtienen imágenes del o de los órganos explorados.
Tanto el ecógrafo como el fonógrafo son muy usados en estos tiempos y han ido sustituyendo en gran medida a los Rayos X, ya que las radiaciones pueden producir daños en los tejidos celulares del cuerpo y en el feto de las mujeres embarazadas.
Otro aparato utilizado por los nefrólogos para eliminar piedras de los riñones, (cálculo renal), es el nefroscopio, que también emite ultrasonidos, haciendo posible la visualización de los riñones en una pantalla cuando se hacen coincidir las ondas ultrasónicas sobre la piedra en el riñón. Estas piedras son desintegradas y más tarde son expulsadas a través de la orina del paciente.

Onda plana
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.
La polarización electromagnética es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila sólo en un plano determinado, denominado plano de polarización. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico.
En una onda electromagnética NO polarizada, al igual que en cualquier otro tipo de onda transversal sin polarizar, el campo eléctrico oscila en todas las direcciones normales a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales, como las ondas sonoras, no pueden ser polarizadas porque su oscilación se produce en la misma dirección que su propagación.
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.
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-).

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.


Onda sonora producida por un avión que posee una velocidad menor e igual a la del sonido.
Ecuación de propagación
Si tomamos un fenómeno ondulatorio que se propaga en un medio isótropo la ecuación de ondas, dada la simetría esférica del problema, la variación el amplitud de campo se puede escribir en coordenadas esféricas simplemente como:
Donde r es la distancia al centro emisor de la onda, ν es la frecuencia y longitud de onda λ y c = ν·λ es la velocidad de propagación de la onda. La solución de la ecuación diferencial anterior, a grandes distancias de la fuente emisora se puede escribir como:
Donde son dos constantes de integración. Puede verse que la intensidad asociada al flujo de energía a través de una superficie perpendicular a la dirección de propagación viene tiene una variación según la ley de la inversa del cuadrado:

miércoles, 28 de abril de 2010

Laboratorio

1.
El movimiento del cuerpo en el resorte es ciclico por que vuelve al punto de partida varias veces, de igual manera que un movimiento circular vuelve a su punto de incio y es por eso que este movimiento (MAS) se le puede considerar como una proyeccion del MCU.

2.
Al cambiar la amplitud (A) tambien cambia el radio de la circunferencia de manera directa, esta es la relacion que existe entre el radio y la amplitud.

3.
Esta relacionada con la frecuencia y la longitud de la onda, un cambio en la frecuencia implica un cambio directo en la velocidad angular e inverso en la longitud de onda

4.
Al cambiar la fase inicial cambia la trayectoria de la grafica y cambia el punto de partida del (MCU), aunque se mantiene constante la longitud de la onda

5.
Para los multiplos impares de 90º

6.
Como se establecio en puntos anteriores se puede establecer una equivalencia entre radio y amplitud, remplazando r por A

r A
x(t) = rCos(wt+fi) x(t) = ACos(wt+fi)
T = 2PI/w w = 2PI/T
a = -rw2Cos(wt+fi) a = -Aw2Cos(wt+fi)
a = -w2x(t)

martes, 27 de abril de 2010

Leonardo Vides

Taller De Conceptos De Física





Docente: David Alberto García.
Leonardo Vides.



Ingeniería Industrial.



Universidad de Antioquia.


Onda: En física, una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vacío. La propiedad del medio en la que se observa la particularidad se expresa como una función tanto de la posición como del tiempo . Matemáticamente se dice que dicha función es una onda si verifica la ecuación de ondas:
donde v es la velocidad de propagación de la onda. Por ejemplo, ciertas perturbaciones de la presión de un medio, llamadas sonido, verifican la ecuación anterior, aunque algunas ecuaciones no lineales también tienen soluciones ondulatorias, por ejemplo, un saltón.
Periodicidad espacial: 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 temporal: U es el valor máximo, o amplitud del movimiento, lambda es la longitud de onda y T es el periodo de la onda senoidal. En esta solución aparece una "periodicidad espacial" (si detenemos al tiempo, como si sacásemos una fotografía, aparece una forma senoidal) y también una "periodicidad temporal" (si nos detenemos en un punto del espacio, la magnitud u varía en el tiempo en forma senoidal. A la periodicidad espacial se la caracteriza por el "número de onda", mientras que a la periodicidad temporal se la caracteriza mediante la "velocidad angular":

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.



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. Se puede medir el desfase como: --Un ángulo (en radianes o en grados o aún en giros). - -Un tiempo (en segundos o como un múltiplo o una fracción del período). -Una distancia (en metros o como un múltiplo o una fracción de la longitud de onda). La noción de desfase no se limita a las ondas sinusoidales. Se puede hablar de desfase de cualquier tipo de onda o fenómeno periódico. En el caso de ondas o fenómenos de período diferente, el desfase puede carecer de interés.
Onda armónica: el modelo descrito para las ondas armónicas no sirve para describir estructuras periódicas más complicadas: las ondas enarmónicas. Joseph Fourier demostró que las ondas periódicas con formas complicadas pueden considerarse como suma de ondas armónicas (cuyas frecuencias son siempre múltiplos enteros de la frecuencia fundamental). Así, supongamos que representa el desplazamiento periódico de una onda en una cierta posición. Si y su derivada son continuas, puede demostrarse que dicha función puede representarse mediante una suma del tipo:
Polarización: Cualquier onda se puede descomponer en dos polarizaciones lineales ortogonales, sin más que proyectar el campo eléctrico sobre vectores unitarios orientados según dichas direcciones. Aplicando el mismo principio, cualquier onda se puede descomponer en dos ondas polarizadas circularmente a derechas o izquierdas.
Ondas planas: Existe también una tercera forma de clasificar los movimientos ondulatorios atendiendo a la forma del frente de onda (ondas planas, esféricas, circulares......). En particular, para un campo electromagnético, una onda plana se puede escribir
E = Re(e exp (it-imx-ivy-iwz)) H = Re(h exp (it-imx-ivy-iwz))
Ondas esféricas: 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: 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 en 1845 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".


Un micrófono inmóvil registra las sirenas de los policías en movimiento en diversos tonos dependiendo de su dirección relativa.
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.

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.

domingo, 25 de abril de 2010

Fisica Tres

Integrantes


Neyberth Dehoyos, El Neyo

Jonantan Medina, El Bebe

Leonardo Vides, El Angelito

Oscar Mercado, El Merca