Transcript FISICA 2 UNIDAD III ONDAS MECANICAS Y ELECTROMAGNETICAS

FISICA 2
UNIDAD III
ONDAS MECANICAS Y
ELECTROMAGNETICAS
1
DICIEMBRE 2004 TERREMOTO EN EL OCEANO
ÍNDICO Y TSUNAMI
TSUNAMI – onda de agua generada por un terremoto
NY Times
Ondas mecánicas
Las ondas son perturbaciones que viajan en un medio
material y son capaces de transportar energía.
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Ondas en un resorte
En un resorte se pueden producir dos tipos de perturbaciones
según sea la dirección de aplicación de una fuerza repetitiva.
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Ondas transversales
Son aquellas en que el medio se mueve perpendicularmente
a la dirección en que viaja la onda.
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Ondas longitudinales
Son aquellas donde el medio vibra paralelamente a la
dirección de propagación de la onda.
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Combinación de ondas
Las ondas en la superficie del agua (mar profundo) son
una combinación de ondas transversales y longitudinales.
Un elemento del medio oscila en una trayectoria circular.
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Ondas en un resorte
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Comportamiento en la frontera


El comportamiento de una onda cuando alcanza el
fin de su medio es llamado
COMPORTAMIENTO EN LA FRONTERA de la
onda.
Cuando un medio termina y otro comienza, es
llamado frontera.
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Extremo fijo
Un tipo de frontera que encuentra la onda es
aquel donde el extremo es fijo.
 En este caso, el fin del medio no es capaz de
moverse.
 ¿Qué ocurrirá si un pulso ondulatorio llega
al final del medio y encuentra el extremo
fijo?

11
Extremo fijo
Aquí el pulso incidente es un pulso hacia
arriba.
 El pulso reflejado es invertido hacia abajo.
 El pulso reflejado tiene la misma rapidez,
longitud de onda, y amplitud que el pulso
incidente.

12
Animación con extremo fijo
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Extremo libre
Otro tipo de frontera es cuando el medio de
la onda esta sujeto a un objeto estacionario
como extremo libre.
 En esta situación, el final del medio se
desliza hacia arriba y abajo.
 ¿Qué sucede en este caso?

14
Extremo libre
Aquí el pulso reflejado no es invertido.
 Es idéntico al pulso incidente, excepto que
se mueve en la dirección opuesta.
 La rapidez, longitud de onda, y la amplitud
son las mismas del pulso incidente.

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Animación con extremo libre
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Change in Medium
Our third boundary condition is when the
medium of a wave changes.
 Think of a thin rope attached to a thin rope.
The point where the two ropes are attached
is the boundary.
 At this point, a wave pulse will transfer
from one medium to another.
 What will happen here?

17
Change in Medium



In this situation part of the wave is reflected,
and part of the wave is transmitted.
Part of the wave energy is transferred to the
more dense medium, and part is reflected.
The transmitted pulse is upright, while the
reflected pulse is inverted.
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Change in Medium
The speed and wavelength of the
reflected wave remain the same, but the
amplitude decreases.
 The speed, wavelength, and amplitude of
the transmitted pulse are all smaller than
in the incident pulse.

19
Change in Medium Animation
Test your understanding
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Animación cambiando de medio
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Características de la ondas
Las ondas se describen mediante su longitud de onda:
La distancia desde el punto más alto de una cresta al
punto más alto de la siguiente cresta.
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Periodo: es el tiempo que le toma a una onda completar
una vibración.
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Amplitud: es la distancia del punto medio (línea recta) a
la cresta o valle de la onda.
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Frecuencia: Es el número vibraciones (oscilaciones
completas) que hace la onda en un segundo.
Comparando con la definición de periodo, encontramos
que ambas cantidades son recíprocas, esto es
1
Frecuencia =
1
;
periodo
f=
T
La unidad de frecuencia es el hertz (Hz).
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Rapidez de una onda
Puesto que la onda recorre una longitud de onda  en el
lapso de un periodo T, entonces la rapidez de la onda
es:
longitud de onda

rapidez =
= f
=
periodo
T
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Reflexión
Se llama al fenómeno que sucede cuando una onda choca
con un objeto y es capaz de “rebotar”.
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La luz se refleja en los espejos.
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Refracción
Es el cambio de velocidad que sufre una onda cuando
pasa de un medio a otro.
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La refracción de la luz en el agua hace aparecer el lápiz
doblado.
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¡Veamos un video!
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Interferencia
Este fenómeno ocurre cuando dos o más ondas se
presentan en el mismo espacio al mismo tiempo. La
interferencia puede ser constructiva, destructiva o
parcial.
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Ejemplo de interferencia de ondas en el agua.
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¡Veamos un video!
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Difracción
Se le llama así a la propiedad de las ondas de rodear
los objetos que se presentan en su camino.
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Las ondas en el agua sufren difracción cuando pasan a
través de una rendija, de ondas planas se convierten en
ondas radiales.
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Polarización
Una onda se dice polarizada si vibra en un plano.
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Los ejes de polarización de los anteojos Polaroid son
verticales, ya que todo el fulgor deslumbrante se refleja
desde superficies horizontales.
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Para ver películas en 3D se utilizan lentes polarizados.
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Resonancia
Ocurre cuando la frecuencia de las vibraciones forzadas
sobre un objeto es comparable a la frecuencia natural del
objeto, aumentando considerablemente su amplitud.
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¡Veamos un video!
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Sonido
Suele definirse el sonido como toda vibración que produce un
cuerpo material de frecuencia entre los 20 Hz y los 20 000 Hz.
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El sonido no se puede propagar en el vacío.
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La velocidad del sonido depende de las condiciones del
viento, la temperatura y la humedad.
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Infrasonido
Se llama al sonido de frecuencia menor a los 20 Hz. Los
elefantes se comunican mediante infrasonidos.
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Ultrasonido
Se llama al sonido de frecuencia mayor de 20 000 Hz.
Los murciélagos emiten ultrasonidos que se reflejan en
los objetos permitiéndoles orientarse.
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Cualidades del sonido
El tono es el equivalente de la frecuencia.
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La sonoridad indica la amplitud de la onda.
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Intensidad del sonido
La sonoridad relativa de un sonido que percibe el oído
humano se llama nivel sonoro y se mide en decibeles.
Las medidas en decibeles son logarítmicas.
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Los instrumentos musicales suenan distinto, aún cuando
tocan la misma nota, debido a que casi todos los sonidos
están compuestos por un gran número de frecuencias.
La calidad del sonido depende de las intensidades
relativas de estas frecuencias. En música, se llama
timbre a la calidad del sonido.
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Efecto Doppler
Es el cambio de frecuencia debido al movimiento de la
fuente (o receptor) de sonido.
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Gracias al efecto Doppler se descubrió la expansión el
universo
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LA LUZ
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Naturaleza de la luz
Teoría corpuscular (Newton): la luz está compuesta por
diminutas partículas materiales emitidas a gran velocidad
por los cuerpos luminosos.
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Teoría ondulatoria (Huygens): la luz se propaga mediante
ondas emitidas por un objeto luminoso.
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Espectro electromagnético
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Rayos de luz
Como la luz viaja en línea recta, unos rayos pueden
representar la dirección de las ondas de luz.
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Rayos de luz
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Determinación de la rapidez de la luz
El astrónomo Olaf Roemer fue el primero en hacer los
cálculos de la rapidez de la luz utilizando datos de
observaciones astronómicas.
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Velocidad de la luz
La velocidad de la luz en el vacío es de 300 000 km/s. Y
es el límite de velocidad para todos los cuerpos
materiales.
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Ley de la reflexión de la luz
El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
i=r
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Aplicación de la reflexión: la fibra óptica
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Reflexión difusa y especular
Los rayos de luz incidentes en cualquier tipo de
superficies obedecen la ley de la reflexión.
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Índice de refracción
El índice de refracción n de cualquier sustancia se
define como la razón de la rapidez de la luz en el vacío c
a la rapidez de la luz en la sustancia v.
c
n=
v
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Ley de la refracción de la luz
Ley de Snell: la razón entre el seno del ángulo de
incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante.
n1 sen 1 = n2 sen 2
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Refracción y reflexión total de la luz
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El color del cielo al atardecer se debe a la refracción
de la luz
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Interferencia de la luz
Anillos de interferencia.
71
La interferencia de la luz crea patrones de colores
brillantes en las mariposas
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Difracción de la luz
La sombra de una navaja. Los efectos de los bordes se
deben a la difracción de la luz.
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Difracción de la luz en un eclipse anular de sol
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Polarización de la luz
¡Sólo las ondas transversales se pueden polarizar!
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Dispersión de la luz
La dispersión de la luz solar por la atmósfera le da el
color azul al cielo y a las nubes.
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ESPEJOS
Y
LENTES
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Espejo plano
Es una superficie plana pulida que produce imágenes de
los objetos gracias a la reflexión de la luz.
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Espejos esféricos
Espejo cóncavo
Espejo convexo
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Espejo cóncavo
Un espejo cóncavo refleja la luz desde la parte curva
interna. Un espejo real tiene tres dimensiones.
¡Observa los
rayos principales!
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Imágenes Formadas por un Espejo Cóncavo
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Imágenes Formadas por un Espejo Cóncavo
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Espejo cóncavo
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Espejo convexo
Un espejo convexo es un espejo esférico que refleja la
luz desde su superficie exterior.
Los espejos convexos siempre forman imágenes
virtuales.
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Imagen Formada por un Espejo Convexo
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Espejo convexo
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Ecuación del espejo
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Lentes
Una lente es un medio transparente limitado por al menos
una superficie curva.
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Tipos de lentes
Lente positiva o
Lente negativa o
convergente
divergente
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Rayos refractados por una lente
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Rayos principales para una lente
convergente
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Rayos principales para una lente divergente
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Ecuación de la Lente
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Rayos X
Los rayos X son ondas electromagnéticas de alta
frecuencia generados cuando electrones chocan contra
un ánodo.
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