miércoles, 9 de junio de 2010

FISICA

La Física se ocupa de la naturaleza y busca descifrar sus Leyes.
Más exactamente: La Física tiene la tarea de entender las propiedades y la estructura y organización de la Materia y la interacción entre las (partículas) fundamentales. De este conocimiento se deducen todos los fenómenos naturales y observaciones de la naturaleza inanimada (y parcialmente de la naturaleza animada). La Física es,por lo tanto, la Ciencia Natural más fundamental de todas las ciencias! Ella posee uniones considerables con las otras Ciencias Naturales, con las Ciencias de Ingeniería y con la Matemática.


En
tre otras cosas, la Física estudia: el movimiento de los cuerpos; la electricidad y el magnetismo; los fenómenos ondulatorios; las transformaciones de la energía; las propiedades de las partículas (átomos, moléculas, iones, partículas elementales); las propiedades la materia y los materiales; etc. Las ideas básicas de la Física son pocas: inercia; carga eléctrica; átomo; cuanto; movimiento; fuerza; energía; y entropía. La palabra "Física" proviene del griego physis (Naturaleza).

FENOMENO ONDULATORIO


La antena de la emisora emite las ondas electromagnéticas que tu aparato de radio convierte en ondas sonoras.



Los fenómenos ondulatorios son parte importante del mundo que nos rodea. A través de ondas nos llegan los sonidos, como ondas percibimos la luz; se puede decir que a través de ondas recibimos casi toda la información que poseemos.

A partir del análisis de fenómenos ondulatorios tan sencillos como las olas que se extienden por una charca o las sacudidas que se propagan por una cuerda tensa trataremos de estudiar las características generales de todos los movimientos ondulatorios.



QUE ES UNA ONDA

Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.
Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse.
El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.

La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta este es el foco de las ondas- y en esa partícula se inicia la onda.

La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio que rodea al foco con una velocidad constante en todas las direcciones, siempre que el medio sea isótropo ( de iguales características físico- químicas en todas las direcciones ).

Todas las partículas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar: recuerda la ola de los espectadores en un estadio de fútbol.

La forma de la onda es la foto de la perturbación propagándose, la instantánea que congela las posiciones de todas las partículas en ese instante.

Curiosamente, la representación de las distancias de separación de la posición de equilibrio de las partículas al vibrar frente al tiempo dan una función matemática seno que, una vez representada en el papel, tiene forma de onda.

Podemos predecir la posición que ocuparán dichas partículas más tarde, aplicando esta función matemática.

El movimiento de cada partícula respecto a la posición de equilibrio en que estaba antes de llegarle la perturbación es un movimiento vibratorio armónico simple.

Una onda transporta energía y cantidad de movimiento pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.



CLASIFICACION Y TIPOS DE ONDAS

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 television .
  2. Atendiendo a la dirección de Propagación: estas ondas pueden ser transversales y longitudinales.



ONDA MECANICA


las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio. Como en el caso de una alfombra o un látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza, sin embargo una onda se propaga a través de ella. Dentro de las ondas mecánicas tenemos las






ONDAS LONGITUDINALES


Se producen ondas longitudinales cuando la vibración que se transmite y la propagación tienen la misma dirección.

Un buen ejemplo de este tipo de fenómeno es la transmisión del sonido por un medio fluido. Si pones la mano delante de la boca al hablar te darás cuenta de los "golpes" de aire que golpean tu mano cuando sus partículas vibran en la misma dirección en que transportan tus palabras.

Sin embargo, el ejemplo más fácil de visualizar es el de las oscilaciones que se transmiten a lo largo de un muelle.



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)







ONDA TRASVERSAL

Ya hemos indicado que una onda es la propagación de una vibración. Son fenómenos ondulatorios la transmisión de sacudidas por una cuerda tensa, las olas del mar, el sonido, la luz...

No obstante, tenemos que aclarar que no todos los movimientos ondulatorios se producen de la misma manera.

En aquellos casos en que la vibración se produce de forma perpendicular a la propagación del movimiento, se dice que estamos ante ondas transversales. La luz, por ejemplo, es un fenómeno ondulatorio transversal.

Las ondas transversales más sencillas de estudiar son la transmisión de vibraciones por una cuerda tensa. En la siguiente escena investigamos este caso, del que trataremos de extraer algunos conceptos y relaciones de interés general.











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
Tiempo que tarda una onda en pasar por un punto. Se representa por T
Frecuencia
Número de ondas que pasa por un punto cada segundo. Su valor es inverso al periodo: f=1/T
Amplitud La máxima elongación de la vibración que se propaga
Longitud de onda
Distancia entre dos puntos de igual fase. Se representa por L
Velocidad de propagación
Velocidad con que se desplazan las crestas de las ondas. Se cumple la relación: v =L/T o también v=L·f









FENOMENOS ONDULATORIOS

interferencia


Un objeto material como, por ejemplo, una piedra, no comparte con otra piedra el espacio que ocupa. Pero puede existir más de una vibración u onda en el mismo espacio al mismo tiempo. Si arrojas dos piedras al agua, las ondas que produce cada una pueden superponerse y formar un patrón de interferencia. En este patrón los efectos de las ondas se pueden incrementar, reducir o neutralizar.
Cuando la cresta de una onda se superpone a la cresta de otra, los efectos individuales se suman. El resultado es una onda de mayor amplitud. A este fenómeno se le llama interferencia constructiva, o refuerzo, en donde se dice que las ondas están en fase. Cuando la cresta de una onda se superpone al valle de otra, los efectos individuales se reducen. La parte alta de una onda llena simplemente la parte baja de la otra. A esto se le llama interferencia destructiva, o cancelación, donde decimos que las ondas están fuera de fase.
La interferencia es un fenómeno característico de todo movimiento ondulatorio, trátese de ondas en el agua, ondas sonoras u ondas de luz.
La interferencia de ondas de luz causa, por ejemplo, las irisaciones (brillo como los colores del arco iris) que se ven a veces en las burbujas de jabón. La luz blanca está compuesta por ondas de luz de distintas longitudes de onda. Las ondas de luz reflejadas en la superficie interior de la burbuja interfieren con las ondas de esa misma longitud reflejadas en la superficie exterior. En algunas de las longitudes de onda, la interferencia es constructiva, y en otras destructiva. Como las distintas longitudes de onda de la luz corresponden a diferentes colores, la luz reflejada por la burbuja de jabón aparece coloreada.
Las ondas de radio interfieren entre sí cuando rebotan en los edificios de las ciudades, con lo que la señal se distorsiona. Cuando se construye una sala de conciertos hay que tener en cuenta la interferencia entre ondas de sonido, para que una interferencia destructiva no haga que en algunas zonas de la sala no puedan oírse los sonidos emitidos desde el escenario. Arrojando objetos al agua estancada se puede observar la interferencia de ondas de agua, que es constructiva en algunos puntos y destructiva en otros.



Cuando dos ondas se encuentran en el mismo espacio pueden super ponerse de modo que la onda resultante es una suma de las ondas



onda uno





onda dos


onda sobrepuesta






DIFRACCION



es un fenómeno característico de las ondas consistente en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un laser deben finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

Comparación entre los patrones de difracción e interferencia producidos por una doble rendija (arriba) y cinco rendijas (abajo).El fenómeno de la difracción es un fenómeno de tipo interferencial y como tal requiere la superposición de ondas coherentes entre sí.

REFRACCION



Es el cambio de dirección de una onda cuando cruza el límite entre dos medios en los cuales la onda viaja con diferente rapidez.
El fenómeno de la refracción supone un cambio en la velocidad de propagación de la onda, cambio asociado al paso de un medio a otro de diferente naturaleza o de diferentes propiedades. Este cambio de velocidad da lugar a un cambio en la dirección del movimiento ondulatorio. Como consecuencia, la onda refractada se desvía un cierto ángulo respecto de la incidente.
La refracción se presenta con cierta frecuencia debido a que los medios no son perfectamente homogéneos, sino que sus propiedades y, por lo tanto, la velocidad de propagación de las ondas en ellos, cambian de un punto a otro. La propagación del sonido en el aire sufre refracciones, dado que su temperatura no es uniforme. En un día soleado las capas de aire próximas a la superficie terrestre están más calientes que las altas y la velocidad del sonido, que aumenta con la temperatura, es mayor en las capas bajas que en las altas. Ello da lugar a que el sonido, como consecuencia de la refracción, se desvía hacia arriba. En esta situación la comunicación entre dos personas suficientemente separadas se vería dificultada. El fenómeno contrario ocurre durante las noches, ya que la Tierra se enfría más rápidamente que el aire









REFLEXION


La reflexión es el fenómeno físico que explica la incidencia de las ondas contra un material y su curso posterior cuando el material sobre el cual incide no absorbe la onda.
La ley de reflexión asegura que el ángulo de incidencia y el de reflexión es el mismo



el Angulo de incidencia es igual al Angulo de reflexion

La recta norma, el rayo incide y el rayo reflejado estan en el mismo plano, que se denomina plano de incidencia








TODO MOVIMIENTO ONDULATORIO, AL TRANSMITIRSE PRESENTA LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS:

La posición más alta con respecto a la posición de equilibrio se llama cresta.

El ciclo es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta.

La posición más baja con respecto a la posición de equilibrio se llama valle.

El máximo alejamiento de cada partícula con respecto a la posición de equilibrio se llama amplitud de onda.

El periodo es el tiempo transcurrido entre la emisión de dos ondas consecutivas.

Al número de ondas emitidas en cada segundo se le denomina frecuencia.

La distancia que hay entre cresta y cresta, o valle y valle, se llama longitud de onda.

Nodo es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.

Elongación es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio.

PERIODO Y FRECUENCIA



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.

FRECUENCIA


PERIODO

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 television. El calor nos llega desde el sol gracias a las ondas electromagnéticas, ya que éstas atraviesan el espacio vacío.