Liceo Nacional de Llo Lleo

Departamento de Física.

GUÍA DE REPASO

ONDAS

1° MEDIO

Profesor: Víctor Cepeda Cepeda

VIBRACIÓN

Cuando se le aplica una fuerza a un cuerpo y éste realiza un movimiento de vaivén en torno

a un punto central, se produce una vibración.

PULSOS Y ONDAS

� La vibración de un medio cualquiera, producto de una perturbación externa, produce

ondas.

� Una vibración simple produce un pulso, que es una única perturbación que viaja por el

medio de propagación.

ELEMENTOS DE UNA ONDA

� MONTE

� VALLE

� ELONGACIÓN � AMPLITUD

PERÍODO Y LONGITUD DE ONDA

� LONGITUD DE ONDA ( λ): Es la distancia que hay entre dos puntos equivalentes y

consecutivos de una onda.

Unidades

S.I.=metro

C.G.S.=centímetro

� PERÍODO (T): Es el tiempo que demora una partícula en realizar una oscilación.

Unidades

S.I. y C.G.S.=Segundo

FRECUENCIA

� Cantidad de oscilaciones por unidad de tiempo.

f =

La unidad de frecuencia es : Hertz

1 (Hz) =

CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS

Según el medio de propagación:

�

MECÁNICAS: Sólo se propagan en medios materiales.

ELECTROMAGNÉTICAS: Se propagan en medios materiales y en el vacío.

LONGITUDINALES: Las partículas oscilan en la dirección de propagación de la onda.

TRANSVERSALES: Las partículas oscilan perpendicularmente a la dirección de

propagación de la onda.

Según el sentido de propagación:

� VIAJERAS: Se propagan en un sentido único.

� ESTACIONARIAS: Dos ondas viajeras que se propagan en sentidos contrarios.

VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN

� Es un concepto que representa la rapidez de cambio de posición de un punto a través del

tiempo. La velocidad de propagación es constante, se determina a través de la siguiente

ecuación:

v = λ . f o v = λ .

Unidades

S.I.: (m/s)

C.G.S.:(cm/s)

FENÓMENOS ONDULATORIOS

REFLEXIÓN: Se produce cuando una onda se encuentra con otro medio de mayor

densidad.

La medida del ángulo de incidencia es igual a la medida del ángulo de reflexión.

TRANSMISIÓN: Se produce cuando una onda pasa a otro medio material que permite en

ingreso. La frecuencia se mantiene constante. La longitud de onda y la velocidad de propagación varían.

REFRACCIÓN: Al incidir una onda en la interfaz de dos medios, bajo un cierto ángulo, la

onda varía su dirección de propagación.

DIFRACCIÓN: Es la propiedad que posee una onda de rodear un obstáculo cuando éste le interrumpe la propagación.

INTERFERENCIA: Se produce cuando una onda incidente o reflejada se mezcla con otra onda, superponiéndose.

TIPOS DE INTERFERENCIA

CONSTRUCTIVA: Se produce cuando las ondas están en fase.

DESTRUCTIVA: Se produce cuando las ondas están totalmente desfasadas. Ambos casos

son extremos, lo más común es que las interferencias sean una combinación de ellos.

EJERCICIOS DE ONDAS

1.- El edificio Sears, ubicado en Chicago, se mece con una frecuencia aproximada a

0,10 Hz. ¿Cuál es el periodo de la vibración?

Datos:

f = 0,1 [Hz]

T = ?

Calculo de T

T =

T =

T = 10 seg

2.- Una ola en el océano tiene una longitud de 10 m. Una onda pasa por una determinada

posición fija cada 2 seg. ¿Cuál es la velocidad de la onda?

Datos:

λ = 10 [m]

T = 2 [seg]

v = ?

Cálculo de la velocidad

v = λ

o v = λ . f entonces v =

.

V = 5 mt/se

3.- Ondas de agua en un plato poco profundo tienen 6 cm de longitud. En un punto, las

ondas oscilan hacia arriba y hacia abajo a una razón de 4,8 oscilaciones por segundo.

a) ¿Cuál es la rapidez de las ondas?, b) ¿cuál es el periodo de las ondas?

Datos:

λ = 6 [cm] 0,06 mt

f = 4,8 [Hz]

v = ?

T = ?

Calculo de v la velocidad y el período

v = λ . f entonces v = 0,06 . 4,8 v= 0,288 mt/seg

T =

entonces T =

T = 0,208 seg

4.- Ondas de agua en un lago viajan a 4,4 m en 1,8 seg. El periodo de oscilación es de

1,2 seg. a) ¿Cuál es la rapidez de las ondas?, b) ¿cuál es la longitud de onda de las ondas?

Datos:

d = 4,4 [m]

t = 1,8 [s]

T = 1,2 [s]

v = ?

λ = ?

Cálculo de la velocidad y la longitud de la onda

v =

entonces v =

v = 2,44 mt/seg

v = λ

entonces λ = v . T λ = 2,44 . 1,2 λ = 2,928 mt

5.- La frecuencia de la luz amarilla es de 5x1014

Hz. Encuentre su longitud de onda.

Datos:

f = 5x1014

[Hz]

v = 3x108 mt/seg

λ =

Cálculo de la longitud de onda

v = λ . f entonces λ =

λ = 3x10

8/5x10

14

λ = 6x10-7

mt

6.- Un grupo de nadadores está descansando tomando sol sobre una balsa. Ellos estiman

que 3 m es la distancia entre las crestas y los valles de las ondas superficiales en el agua.

Encuentran, también, que 14 crestas pasan por la balsa en 26 s. ¿Con qué rapidez se están

moviendo las olas?

Datos:

λ= 6 [m]

t = 26 [s]

Nro. Crestas = 14

v =

Calculo de la velocidad

Como se desconoce el período, hay que calcularlo primero. Como hay 14 crestas en 26 [s],

entonces hay 13 oscilaciones en ese tiempo. Recuerden que hay una oscilación entre cresta

y cresta. Si es necesario hagan un dibujo con las 14 crestas.

T =

T = 2 seg entonces v = 6 mt/2 seg

V = 3 mt/seg

PREGUNTAS

1) ¿Cuántos métodos generales existen para transferir energía? De dos ejemplos de

cada uno.

2) ¿Cuál es la diferencia principal entre una onda mecánica y una electromagnética?

3) ¿Cuál es la diferencia entre ondas transversales, longitudinales y superficiales?

4) Rosa envía un pulso a lo largo de una cuerda. ¿Cuál será la posición de un punto

sobre la cuerda, antes de la llegada del pulso, comparada con la posición luego de

que el pulso haya pasado?

5) ¿Cuál es la diferencia entre un pulso y una onda?

6) ¿Cuál es la diferencia entre la frecuencia de una onda y su velocidad?

7) Suponga que se produce una onda transversal al agitar un extremo de un resorte.

¿Cuál es la frecuencia de la mano comparada con la de la onda?

8) Se envían ondas a lo largo de un resorte de longitud fija. a) ¿Puede cambiarse la

rapidez de las ondas en el resorte? Explique. b) ¿Puede cambiarse la frecuencia de

la onda en el resorte? Explique.

9) ¿Cuál es la diferencia entre la rapidez de un pulso ondulatorio transversal y el

movimiento de un punto sobre el resorte?

10) Sandra está sobre una balsa en una piscina de olas. Descríbale a Sandra, en términos

de las olas que ella está sintiendo, cada uno de los siguientes términos: amplitud,

período, longitud de onda, velocidad y frecuencia.

11) ¿Qué es la amplitud de una onda y que representa?

12) ¿Cuál es la relación entre la amplitud de onda y la energía que transporta?

13) Un pulso alcanza la frontera de un medio menos denso que en el que venía. ¿Cómo

es el pulso reflejado?

14) Cuando una onda llega a la frontera de un medio nuevo, parte de la onda se refleja y

parte de la misma se transmite. ¿Qué es lo que determina la cantidad de reflexión de

la onda?

EJERCICIOS DE ONDAS

1) La frecuencia de la luz amarilla es de 5x1014 Hz. Encuentre su longitud de onda.

2) Un grupo de nadadores está descansando tomando sol sobre una balsa. Ellos

estiman que 3 m es la distancia entre las crestas y los valles de las ondas

superficiales en el agua. Encuentran, también, que 14 crestas pasan por la balsa en

20 s. ¿Con qué rapidez se están moviendo las olas?

3) Se emiten señales de radio AM, entre los 550 kHz hasta los 1.600 kHz, y se

propagan a 3x108 m/s. a) ¿Cuál es el rango de las longitudes de onda de tales

señales?, b) El rango de frecuencia para las señales en FM está entre los 88 MHz y

los 108 MHz y se propagan a la misma velocidad, ¿cuál es su rango de longitudes

de onda?

4) Una señal de un sonar en el agua posee una frecuencia de 106 Hz y una longitud de

onda de 1,5 mm. a) ¿Cuál es la velocidad de la señal en el agua?, b) ¿cuál es su

periodo?, c) ¿cuál es su periodo en el aire?

5) Una onda sonora se produce durante 0,5 s. Posee una longitud de onda de 0,7m y

una velocidad de 330 m/s. a) ¿Cuál es la frecuencia de la onda?, b) ¿cuántas ondas

completas se emiten en tal intervalo de tiempo?, c) luego de 0,5 seg, ¿a qué

distancia se encuentra el frente de onda de la fuente sonora?

6) La rapidez del sonido en el agua es de 1.498 m/s. Se envía una señal de sonar desde

un barco a un punto que se encuentra debajo de la superficie del agua. Y 1,8 s más

tarde detecta la señal reflejada. ¿Qué profundidad tiene el océano por debajo de

donde se encuentra el barco?

7) El tiempo requerido por una onda de agua para cambiar del nivel de equilibrio hasta

la cresta es de 0,18 seg. a) ¿Qué fracción de la longitud de onda representa?, b)

¿cuál es el periodo de la onda?, c) ¿cuál es la frecuencia?

8) La rapidez de una onda en una cuerda de una guitarra es de 265 m/s y su longitud de

63 cm. Se pulsa la cuerda en el centro levantándola un poco y luego soltándola. Los

pulsos se mueven en ambas direcciones y se reflejan en los extremos de la cuerda.

a) ¿Cuánto tiempo le toma a los pulsos moverse hasta los extremos y regresar al

centro?, b) cuando los pulsos regresan, ¿está la cuerda por encima o por debajo de

su posición de reposo?, c) si se pulsa la cuerda a 15 cm de uno de los extremos,

¿dónde se encontrarán los dos pulsos?

9) Si se chapotea el agua regularmente en una bañera a la frecuencia adecuada, el agua

primero sube en un extremo y luego en el otro. Supóngase que pueden producirse

ondas estacionarias en una bañera de 150 cm de largo con una frecuencia de 0,3 Hz.

¿Cuál es la velocidad de las ondas?

10) La velocidad de las ondas transversales producidas por un terremoto es de 8,9 km/s,

mientras que la de las ondas longitudinales es de 5,1 km/s. Un sismógrafo reporta la

llegada de las ondas transversales 73 seg antes que la de las longitudinales. ¿A qué

distancia se produjo el terremoto?