15
Instituto universitario politécnico Santiago Mariño Extensión-Porlamar Análisis Prof.: Julián carneiro. Realizado por: Jhonathan Velasquez C.I 23,590,659

analisis ondas.docx

Embed Size (px)

Citation preview

Instituto universitario politcnicoSantiago MarioExtensin-Porlamar

Anlisis

Prof.: Julin carneiro.Realizado por:Jhonathan Velasquez C.I 23,590,659

Porlamar, julio del 2015.Enfsica, unaonda(dellatnunda) consiste en la propagacin de una perturbacin de alguna propiedad de un medio, por ejemplo,densidad,presin,campo elctricoocampo magntico, a travs de dicho medio, implicando un transporte deenergasin transporte de materia. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa comoaire,agua, un trozo de metale, incluso, inmaterial como elvaco.La magnitud fsica cuya perturbacin se propaga en el medio se expresa como una funcin tanto de la posicin como del tiempo. Matemticamente se dice que dicha funcin es una onda si verifica la ecuacin de ondas:

Dondees la velocidad de propagacin de la onda. Por ejemplo, ciertas perturbaciones de la presin de un medio, llamadassonido, verifican la ecuacin anterior, aunque algunasecuaciones no lineales tambin tienen soluciones ondulatorias, por ejemplo, unsolitn. Ondas Superficiales en agua. Una vibracin puede definir las caractersticas necesarias y suficientes que caracterizan un fenmeno como onda. El trmino suele ser entendido intuitivamente como el transporte de perturbaciones en el espacio, donde no se considera el espacio como un todo sino como un medio en el que pueden producirse y propagarse dichas perturbaciones a travs de l. En una onda, la energa de una vibracin se va alejando de la fuente en forma de una perturbacin que se propaga en el medio circundante (Hall, 1980: 8). Sin embargo, esta nocin es problemtica en casos como una onda estacionaria (por ejemplo, una onda en una cuerda bajo ciertas condiciones) donde la transferencia de energa se propaga en ambas direcciones por igual, o para ondas electromagnticas/luminosas en el vaco, donde el concepto de medio no puede ser aplicado.

Elementos de una onda Cresta: La cresta es el punto de mxima elongacin o mxima amplitud de onda; es decir, el punto de la onda ms separado de su posicin de reposo. Perodo(): El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de mxima amplitud al siguiente. Amplitud(): La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Ntese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo. Frecuencia(): Nmero de veces que es repetida dicha vibracin por unidad de tiempo. En otras palabras, es una simple repeticin de valores por un perodo determinado.

Valle: Es el punto ms bajo de una onda. Longitud de onda(): Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas consecutivas. Nodo: es el punto donde la onda cruza la lnea de equilibrio. Elongacin (): es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la lnea de equilibrio. Ciclo: es una oscilacin, o viaje completo de ida y vuelta. Velocidad de propagacin (): es la velocidad a la que se propaga el movimiento ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su perodo.

CaractersticasLas ondas peridicas estn caracterizadas porcrestas o montesyvalles, y usualmente es categorizada como longitudinal o transversal. Unaonda transversales aquella con las vibraciones perpendiculares a la direccin de propagacin de la onda; ejemplos incluyen ondas en una cuerda yondas electromagnticas.Onda longitudinales aquella con vibraciones paralelas en la direccin de la propagacin de las ondas; ejemplos incluyen ondas sonoras.Cuando un objeto corte hacia arriba y abajo en una onda en un estanque, experimenta una trayectoria orbital porque las ondas no son simples ondas transversales sinusoidales.Ondasen la superficie de una cuba son realmente una combinacin de ondas transversales y longitudinales; por lo tanto, los puntos en la superficie siguen caminos orbitales.Todas las ondas tienen un comportamiento comn bajo un nmero de situaciones estndar. Todas las ondas pueden experimentar los siguientes fenmenos: Difraccin. Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstculo deja de ir en lnea recta para rodearlo. Efecto Doppler. Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas. Interferencia. Ocurre cuando dos ondas se combinan al encontrarse en el mismo punto del espacio. Reflexin. Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no puede atravesar, cambia de direccin. Refraccin. Ocurre cuando una onda cambia de direccin al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad. Onda de choque. Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono.A= En aguas profundas.B= En aguas superficiales. El movimiento elptico de una partcula superficial se vuelve suave con la baja intensidad.1= Progresin de la onda2= Monte3= Valle.

Ejemplos de ondas: Olas, que son perturbaciones que se propagan por el agua. Ondas de radio,microondas,ondas infrarrojas,luz visible,luz ultravioleta,rayos X, yrayos gammaconforman laradiacin electromagntica. En este caso, la propagacin es posible sin un medio, a travs del vaco. Las ondas electromagnticasviajana 299 792 458m/s en el vaco. Sonoras una onda mecnica que se propaga por el aire, los lquidos o los slidos. Ondas detrfico(esto es, la propagacin de diferentes densidades de vehculos,etc.) estas pueden modelarse como ondas cinemticas como hizoSir M. J. Lighthill Ondas ssmicasenterremotos. Ondas gravitacionales, que son fluctuaciones en la curvatura del espacio-tiempo predichas por larelatividad general. El 17 de marzo de 2014 se anunci la observacin experimental de los restos de ondas gravitacionales durante el periodo de expansin del universo tras elBig Bang, pero el descubrimiento se puso en entredicho posteriormente.Las ondas se clasifican atendiendo a diferentes aspectos:En funcin del medio en el que se propaganOndas mecnicas: las ondas mecnicas necesitan un medio elstico (slido, lquido o gaseoso) para propagarse. Las partculas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a travs del medio. Como en el caso de una alfombra o un ltigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza, sin embargo una onda se propaga a travs de ella. La velocidad puede ser afectada por algunas caractersticas del medio como: la homogeneidad, la elasticidad, la densidad y la temperatura. Dentro de las ondas mecnicas tenemos las ondas elsticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad.Ondas electromagnticas: las ondas electromagnticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, por lo tanto puede propagarse en el vaco. Esto es debido a que las ondas electromagnticas son producidas por las oscilaciones de un campo elctrico, en relacin con un campo magntico asociado. Las ondas electromagnticas viajan aproximadamente a una velocidad de 300nbsp;000 km por segundo, de acuerdo a la velocidad puede ser agrupado en rango de frecuencia. Este ordenamiento es conocido como Espectro Electromagntico, objeto que mide la frecuencia de las ondas.

Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometra misma del espacio-tiempo y aunque es comn representarlas viajando en el vaco, tcnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningn espacio, sino que en s mismas son alteraciones del espacio-tiempo.Tipos de ondas y algunos ejemplos.En funcin de su direccin: Ondas unidimensionales: las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dimensin del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una direccin nica, sus frentes de onda son planos y paralelos. Ondas bidimensionales o superficiales: son ondas que se propagan en dos dimensiones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan tambin ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen en una superficie lquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer una piedra en ella. Ondas tridimensionales oesfricas: son ondas que se propagan en tres dimensiones. Las ondas tridimensionales se conocen tambin como ondas esfricas, porque sus frentes de ondas son esferas concntricas que salen de la fuente de perturbacin expandindose en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecnicas) y las ondas electromagnticas.

En funcin del movimiento de sus partculasOndas longitudinales: son aquellas que se caracterizan porque las partculas del medio se mueven o vibran paralelamente a la direccin de propagacin de la onda. Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.Ondas transversales: son aquellas que se caracterizan porque las partculas del medio vibran perpendicularmente a la direccin de propagacin de la onda. Por ejemplo, las olas en el agua o las ondulaciones que se propagan por una cuerda.En funcin de su periodicidadOndas peridicas: la perturbacin local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal.Ondas no peridicas: la perturbacin que las origina se da aisladamente o, en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen caractersticas diferentes. Las ondas aisladas tambin se denominan pulsos.Clasificacin de las Seales segn su Comportamiento en el Tiempo Peridicas L a seal f(t) ser peridica si y solo s se cumple que f(t)=f(t+ nT ) T = Perodo de la seal [segundos] f= 1/T (frecuencia) [ciclos por segundo o Hertz] Ciclo es la parte de la onda comprendida entre los tiempos t y t+ T. Fase de onda es el ciclo de una seal peridica (cada fase se repite a intervalos de un perodo)