Guía Aprendizaje Ondas 2
NOMBRE
ASIGNATURA
OBJETIVOS
FECHA
OA 9: Demostrar que comprende, por medio de la creación de modelos y experimentos, que las
ondas transmiten energía y que se pueden reflejar, refractar y absorber, explicando y
considerando:
•
•
I.
CURSO
Sus características (amplitud, frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación, entre
otras).
Los criterios para clasificarlas (mecánicas, electromagnéticas, transversales, longitudinales,
superficiales).
CONCEPTO DE ONDA
Es una perturbación, pudiendo ser un pulso o tren de ondas, que viaja a través del espacio o en un medio elástico,
transportando energía sin que haya desplazamiento de masa.
Un medio elástico puede ser un sólido (por ejemplo una superficie metálica), un líquido (por ejemplo el agua) o un
gas (por ejemplo el aire). Un medio inelástico corresponde al vacío.
II.
CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS
No todas las ondas se propagan de igual forma o en los mismos medios. Es por ello que se clasifican según
distintos criterios.
1) DE ACUERDO CON EL MEDIO DE PROPAGACIÓN:
a) Mecánicas
Ondas que requieren para desplazarse de un medio elástico.
Ejemplo: Ondas sísmicas.
b) Electromagnéticas
Ondas que se pueden propagar en el vacío y en un medio elástico.
Ejemplo: Ondas de radio.
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2) DE ACUERDO CON LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN:
a) Ondas Transversales
Son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección
de propagación de la onda.
Por ejemplo, cuando un resorte sometido a tensión se pone a oscilar uno de los extremos.
b) Ondas Longitudinales
Se caracterizan porque las partículas del medio vibran en la misma dirección de la onda, así sucede con el
sonido.
3) DE ACUERDO CON EL NÚMERO DE DIMENSIONES EN QUE SE PROPAGAN:
a) Unidimensionales: se propagan en una dimensión.
b) Bidimensionales: se propagan en dos dimensiones.
c) Tridimensionales: se propagan en tres dimensiones.
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4) DE ACUERDO CON LA PERIODICIDAD DE LA ONDA:
a) Ondas Periódicas
Son aquellas en las cuales las partículas del medio producen movimientos repetitivos, debido a que la
fuente perturbadora vibra continuamente. Corresponden a un tipo de onda en la que entre un pulso y otro
hay un valor constante de tiempo o igual período. A las ondas periódicas también se les denomina ondas
armónicas.
b) Ondas Irregulares
Son aquellas en donde los pulsos de una onda se generan en intervalos irregulares de tiempo. Este tipo
de onda resulta muy difícil de modelar, ya que su descripción matemática es muy compleja. El ruido es un
ejemplo de onda irregular.
5) DE ACUERDO CON LA EXTENSIÓN DEL MEDIO:
a) Ondas estacionarias
Corresponde a aquella cuyos pulsos quedan relegados a una determinada región del espacio. Esto sucede cuando
la perturbación incidente de una onda se interfiere o superpone con aquella que es reflejada en la misma dirección,
pero en sentido opuesto.
b) Ondas viajeras
Son aquellas ondas que se propagan desde una fuente y no vuelven a su lugar de origen. A medida que
una onda viajera se aleja de su fuente, esta pierde energía. Un buen ejemplo son las ondas que genera un
teléfono celular.
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ACTIVIDAD 1 : Observa las imágenes que representan algunos fenómenos. Luego, clasifícalos según los criterios
definidos anteriormente.
CLASIFICACIÓN
MECÁNICA
O
ELECTROMAGNÉTICA
TRANSVERSAL
O
LONGITUDINAL
PERIÓDICA
O
IRREGULAR
ESTACIONARIA
O
VIAJERA
UNIDIMENSIONAL,
BIDIMENSIONAL O
TRIDIMENSIONAL
III.
CARACTERÍSTICAS DE UNA ONDA
Cuando se representa una onda, se asume que ella corresponde a una serie de pulsos continuos, es decir, que es
progresiva. Además, se considera que entre dichos pulsos transcurre el mismo tiempo, es decir, es periódica.
1) ELEMENTOS ESPACIALES DE UNA ONDA.
Los elementos espaciales de una onda corresponden a aquellos que expresan la distancia entre dos puntos
determinados de una onda. Por esta razón son medidos en metros (m). Son elementos espaciales de una onda, la
amplitud (A) y la longitud de onda (λ). En el siguiente esquema, se representa gráficamente cada uno de ellos.
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a) Amplitud (A): Corresponde al
desplazamiento máximo que experimentan
las partículas de un medio cuando oscilan en
torno a una posición de equilibrio.
Gráficamente, la amplitud corresponde a la
distancia entre el eje horizontal (posición de
equilibrio) y un monte o valle de la onda.
Además, la amplitud es un indicador de
cuánta energía es transportada por una onda.
b) Longitud de onda (λ): Es la distancia entre
dos puntos consecutivos de una onda que se
comportan de igual forma o poseen la misma
fase. De esta manera, se puede considerar
que la longitud de onda corresponde a la
distancia entre dos valles o dos montes
consecutivos.
2) ELEMENTOS TEMPORALES DE UNA ONDA.
A partir de la representación gráfica de una onda, también es posible deducir magnitudes relacionadas con el
tiempo. Estas son el período (T), la frecuencia (f) y la rapidez de propagación de la onda (v).
a) Período (T): Corresponde al tiempo que
transcurre entre dos pulsos consecutivos o al
tiempo que tarda en producirse un ciclo
completo (observa la imagen de la derecha).
En un movimiento de vaivén, como el de un
péndulo, el período corresponde al tiempo en
que tarda este en realizar una oscilación
completa, es decir, en ir y volver. El período
se mide en segundos (s).
La frecuencia y el período son magnitudes que están
muy relacionadas, dado que si una aumenta, la otra
disminuye, y viceversa. Es por esta razón que son
inversamente proporcionales. Así, su relación se
modela de la siguiente manera:
b) Frecuencia (f): Representa el número de
ciclos que se producen en una onda por
unidad de tiempo. Matemáticamente, se
expresa como:
En el SI la frecuencia se mide en hertz (Hz), donde:
c) Rapidez de propagación (v): Es un concepto que indica la razón de cambio entre la distancia recorrida y
el tiempo empleado en hacerlo. En el caso de una onda, si se considera un ciclo, la distancia recorrida es
su longitud de onda (λ), mientras que el tiempo que tarda en hacerlo es el período (T). La rapidez de
propagación de una onda se expresa de la siguiente manera:
La rapidez de una onda en un medio homogéneo es siempre constante.
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ACTIVIDAD 2 : Utilizando tu calculadora científica, resuelve los siguientes problemas.
1. Macarena hace oscilar una cuerda,
generando una serie de pulsos periódicos
que se propagan en ella. El fenómeno
ondulatorio se representa en la imagen
inferior. Si la onda tarda exactamente 1,5 s
en ir de A hasta B, ¿cuáles son la
frecuencia, el período y la rapidez de
propagación de la onda en cm/s?
3. Andrea observa en un texto de ciencias la
siguiente representación gráfica de una
onda. Si junto al gráfico se señala que la
frecuencia de la onda es de 6 Hz, determinar
el período y la rapidez de propagación de la
onda.
2. Cuando Sebastián hace oscilar un péndulo
como el de la imagen, este realiza 30 ciclos
en 9 s. ¿Cuál es el período y la frecuencia
del péndulo?
4. El ciclo de la onda representada en el gráfico
tarda 0,5 s en completarse. ¿Cuál es la
longitud de onda si la rapidez con la que se
propaga es de 10 m/s?
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IV. PROPIEDADES DE LAS ONDAS
Cuando las ondas interactúan con determinados obstáculos, algunas de sus características, como la dirección o la
rapidez, se modifican. A continuación, analizaremos cómo dichos cambios obedecen a determinadas leyes y
principios físicos.
1) ABSORCIÓN
Fenómeno por el cual la amplitud de una onda disminuye debido a los efectos
disipativos del medio de propagación que provocan la reducción de la energía que
transporta. En otras palabras, es la capacidad de algunos materiales de atrapar
(absorber) ondas.
2) TRANSMISIÓN
Capacidad de las ondas de propagarse por un medio, pudiendo pasar a otro distinto. Al transmitirse entre dos
medios, las ondas modifican su velocidad y su longitud de onda.
3) DIFRACCIÓN
Es la desviación en la propagación rectilínea de las ondas cuando atraviesan una abertura o pasan próximas a un
obstáculo. Es la capacidad que tienen las ondas para rodear objetos. Generalmente, cuando una onda atraviesa
una abertura cuyo tamaño es aproximadamente similar a la longitud de la onda, en dicha abertura se produce un
nuevo foco emisor, a partir
del cual la onda se propaga
en múltiples direcciones.
4) REFLEXIÓN
La reflexión de una onda se define como el cambio de dirección dentro del mismo medio que experimentan las
ondas al incidir sobre la superficie de separación de dos medios. Para estudiar el fenómeno de reflexión, se debe
definir una línea imaginaria denominada normal (N), que es perpendicular a la superficie de separación entre
ambos medios y se encuentra en el mismo plano que el frente de ondas incidente.
La reflexión de las ondas tiene dos importantes leyes:
✓ 1° ley: La onda incidente, la onda reflejada y la normal están en un mismo
plano.
✓ 2° ley: El ángulo de incidencia (αi) y el ángulo de reflexión (αr) son de igual
medida.
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5) REFRACCIÓN
Es el cambio en la dirección de propagación de una onda, cuando pasa desde un medio a otro diferente, con un
ángulo de incidencia distinto de 0º. Es importante mencionar que durante la refracción, la frecuencia de la onda se
mantiene constante y experimenta un cambio en su velocidad de propagación y por lo tanto, también en su
longitud de onda.
a) Índice de refracción.
Es un número que indica la resistencia que presenta el medio a ser recorrido por la
luz. Corresponde al cociente entre la rapidez de la luz en el vacío y la rapidez de la
luz en el medio en que se propaga. Es un número “adimensional”, es decir, no tiene
unidades.
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