ONDAS MECANICAS

ONDAS MECANICAS

ONDAS LONGITUDINALES

Se presentan cuando las partículas del medio material vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Tal es el caso de las ondas producidas en un resorte. El cual se comporta como un oscilador armónico cuando se tira del cuerpo suspendido en su parte inferior y comienza a oscilar de abajo  hacia arriba, produciendo ondas longitudinales.

ONDAS TRANSVERSALES

Se presentan cuando las partículas del material vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.

Estas se producen por ejemplo cuando se arroja una piedra en un estanque , al entrar en el agua , expulsa el líquido en todas direcciones por tanto unas moléculas empujan a otras formándose prominencias y depresiones  circulares alrededor de la piedra . Como las moléculas de agua vibran hacia arriba y hacia abajo  en forma perpendicular a la dirección en la que se propaga la onda, esta recibe el nombre de trasversal.

TREN DE ONDAS, FRENTE DE ONDAS Y RAYO O VECTOR DE PROPAGACIÓN

• Tren de ondas: Si a una cuerda tensa y sujeta por uno de sus extremos se le da un impulso moviéndola hacia arriba, se produce una onda que avanza por las partículas de la cuerda, estas se moverán al llegarles el impulso y recobraran su posición de reposo cuando la onda pase por ellas. Si la cuerda se sigue moviendo hacia arriba y hacia abajo producirá un tren de ondas periódico si el movimiento también lo es.
• Frente de onda: Al dejar caer una piedra en un estanque como se mencionó se forman ondas trasversales, cada onda tiene una cresta y un valle.
• Rayo o vector de propagación: Es la línea que señala la dirección en que avanza cualquiera de los puntos de un frente de  onda, cuando el medio en que se propaga la onda es homogéneo la dirección de los rayos siempre es perpendicular o normal al frente de onda.

ONDAS LINEALES, SUPERFICIALES Y TRIDIMENSIONALES

• Ondas lineales: Son las que se propagan en una solo dimensión o rayo, tal es el caso de ondas producidas en una cuerda o un resorte.
• Ondas superficiales: Son las que se difunden en dos dimensiones, como las ondas producidas en una lámina metálica o en la superficie de un líquido como sucede cuando una piedra cae en un estanque.
• Ondas tridimensionales: Son las que se propagan en todas las direcciones como el sonido. Los frentes de una onda sonora son esféricos.

CARACTERÍSTICAS DE  LAS ONDAS

• Longitud de onda: es la distancia entre dos frentes de onda que está en la misma fase. Por ejemplo la distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos, la longitud de ondas se presenta por la letra griega A y se mide en m/ciclo.
• Frecuencia: es el número de veces por segundo en el cual se realiza un ciclo completo de una onda. Se mide comúnmente en ciclos/s.
• Periodo: Es el tiempo que tarda en realizarse un ciclo de la onda, como puede notarse el periodo es igual al inverso de la frecuencia y la frecuencia es igual al inverso del periodo.
• Nodo: Es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.
• Elongación: Es la distancia entre cualquier punto de onda y su posición de equilibrio.
• Amplitud de onda: Es la máxima elongación o alejamiento de su posición de equilibrio que alcanzan las partículas vibrantes.
• Rapidez o magnitud de la velocidad de propagación: es aquella con la cual se propaga un pulso a través de un medio es decir es la distancia que una determinada cresta o valle recorren en un determinado tiempo que generalmente es un segundo.

REFLEXIÓN DE LAS ONDAS

Se presenta cuando estas encuentran un obstáculo que les impide propagarse, chocan y cambian de sentido sin modificar sus demás características.

PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN DE LAS ONDAS

Se ha comprobado que al producirse dos o más trenes de ondas al mismo tiempo en medios elásticos que conservan una proporcionalidad entre la deformación y la fuerza restauradora, cada onda se propaga en forma independiente.

INTERFERENCIA DE LAS ONDAS

Se produce cuando se superponen simultáneamente dos o más trenes de onda este fenómeno se emplea para comprobar si un movimiento es ondulatorio o no.

• Interferencia constructiva: se presenta al superponerse dos movimientos ondulatorios de la misma frecuencia y longitud de onda que llevan al mismo sentido.
• Interferencia destructiva: se manifiesta cuando se superponen dos movimientos ondulatorios con una diferencia de fase.

ONDAS ESTACIONARIAS

Se producen cuando interfieren dos movimientos ondulatorios de la misma frecuencia y amplitud que se propagan en diferente sentido a lo largo de una línea con una diferencia de fase de media longitud d onda.

REFRACCIÓN DE ONDAS

Se presentan cuando estas pasan de un medio a otro de distinta densidad o bien cuando el medio es el mismo pero se encuentra en condiciones diferentes.

DIFRACCIÓN DE ONDAS

Se produce cuando una onda encuentra un obstáculo en su camino y lo rodea o lo contornea.

ONDAS SONORAS

Son ondas mecánicas longitudinales que se producen cuando un cuerpo es capaz de vibrar a una frecuencia comprendida entre 15 ciclos/s y unos 20000 ciclos/s.

ONDAS SÍSMICAS

Se produce porque la corteza terrestre se encuentra sujeta a vibraciones constantes debido al hundimiento de cavidades subterráneas obturación de vapores volcánicos y dislocación de una roca.

ULTRASONIDO

Es provocado por fuentes sonoras que vibran a una frecuencia superior a 20000 ciclos/s.

ÓPTICA

COMPORTAMIENTO DUAL DE LA LUZ

En la antigüedad solo se interpretaba a la luz como lo opuesto a la oscuridad después los filósofos griegos se percataron de la existencia de algo que relacionaba la distancia entre nuestros ojos las cosas vistas y la fuente que las iluminaba.

PITÁGORAS

señalaba que en su teoría la luz es algo que emana de los cuerpo luminosos en todas direcciones, choca contra los objetos y rebota de ellos cuando estas penetra en nuestros ojos produce sensación de ver al objeto desde el cual reboto.

EPICURO DE SAMOS

 Filósofo griego señalaba la luz es emitida por los cuerpos en forma de rayos estos al entrar al ojo estimulan el sentido de la vista

LA FÍSICA CLÁSICA

 Se encarga de estudiar todos los fenómenos en los que intervienen cuerpos macroscópicos, los cuales adquieren magnitudes de velocidades muy pequeñas comparadas con la magnitud de la velocidad de la luz.

LA FÍSICA MODERNA

Estudia aquellos fenómenos producidas por partículas microscópicas como son átomo, molécula, los núcleos atómicos, y las partícula s atómicas en ellos las magnitudes de sus velocidades son grandes que son iguales o cercanas a la de la luz.

ALBERT EINSTEIN  Y NEWTON

 Es reconocido como uno de los científicos que más ha aportado al desarrollo de la ciencia. En 1907  publico su trabajo referente a la teoría especial de la relatividad  en esta teoría hace una descripción de las leyes físicas en sistemas de referencias inerciales que son aquellos sistemas carentes de aceleración es decir se encuentran en reposo o se mueven a una velocidad constante.

La teoría especial de la relatividad se fundamenta en los postulados

1.- la velocidad de la luz en el vacío siempre tiene la misma magnitud en cualquier sistema de referencia carente de aceleración o sea en sistemas inerciales.

2.- todas las leyes físicas son invariantes para aquellos sistemas cuyo movimiento es uniforme.

TEORÍA DE LA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD

1.- la magnitud de la velocidad de la luz en el vacío aproximadamente 300 mil km/s, es una magnitud de velocidad limite en el universo que no puede ser rebasada por ningún tipo de partícula o radiación.

2.- cuando un cuerpo se mueve su masa no permanece constante pues aumenta a medida  que se incrementa la magnitud de su velocidad.

3.-el tiempo también es relativo es decir no es algo intrínseco que exista y transcurra en todo el universo a la vez por esta razón puede servir de referencia para mencionar que dos fenómenos ocurridos en diferentes sistemas son simultáneos.

4.- la contracción de los cuerpos en movimiento es una consecuencia de la relatividad del tiempo por tanto si un objeto adquiere una magnitud de velocidad cercana a la de la luz será visto por un observador inmovilicen una longitud menor en la dirección de su movimiento la cual disminuiría a medida que la magnitud de su velocidad fuera mayor.

En 1915 Einstein amplio la descripción de las leyes de la naturaleza para marcos o sistemas de referencias no inerciales es decir para sistemas acelerados.

La radiación es la emisión de ondas electromagnéticas de partículas atómicas o de rayos de cualquier tipo las radiaciones cuya naturaleza es electromagnética  son producidas por la propagación simultanea de un campo magnético y de un campo eléctrico a la magnitud de la velocidad de la luz que es de aproximadamente de 300 mil km/s.

LA MECÁNICA ONDULATORIA SINTETIZA LOS DOS TIPOS DE RADIACIONES

 Electromagnética y corpuscular en una solo. Considera qué onda  y corpúsculo son dos aspectos complementarios de la misma realidad y por tanto toda partícula en movimiento tiene asociada una onda.

LA LUZ BLANCA DEL SOL

Es una mezcla de luces monocromáticas con diferentes longitudes de onda, un aspecto óptico es un conjunto de rayos de diferentes colores formados uno a continuación de otro cuando un rayo luminoso se descompone al atravesar un prisma de cristal o una red de difracción.

UN CUERPO NEGRO

Es aquel que absorbe toda energía radiante que incide sobre él ya sea energía calorífica luminosa o de cualquier otro tipo un cuerpo negro además de ser buen absolvedor de energía es un buen radiador de ella.

En la antigüedad existía la idea de que la materia está constituida por átomos  y quinientos años antes de la era cristiana Leucipo y Demócrito pensaban que todas las cosas estaban constituidas por diminutas partículas a las cuales llamaron átomos porque creían que no podían dividirse  y  Dalton les asigno peso a los átomos y creo su propia teoría atómica.

1.- la materia está formada por partículas muy diminutas denominadas átomos

2- los átomos de un mismo elemento tienen un mismo peso y son iguales entre sí.

3.-los átomos son indivisibles los cambios químicos en la materia se producen debido a combinaciones entre los átomos.

SOMMERFELD modifico el modelo atómico de Bohr basándose en la mecánica relativista y en la teoría cuántica al proponer la existencia de orbitas elípticas y circulares a partir del segundo nivel de energía en el átomo.

Para establecer la estructura electrónica de un átomo deben considerarse los dos principios

1.-principio de exclusión de Pauli los dos números cuánticos de dos electrones en un mismo átomo no pueden ser iguales cuando menos uno es diferente pues dos electrones no están en el mismo lugar al mismo tiempo

2.- principio de máxima multiplicidad los electrones llenan las orbitales disponibles de igual valor de energía ocupándolos de uno en uno antes de formar parejas o apareamiento.

EL EFECTO FOTOELÉCTRICO

Es el proceso mediante el cual la radiación luminosa desprende electrones de la superficie metálicas. Einstein afirmo que un cuanto de luz fotón de determinada energía  podía ser absorbido por un átomo de un sólido y ser capaz de arrancarle un electrón.

Complón descubrió el efecto que lleva su nombre y el cual se presenta cuando un rayo X sufre una colisión contra un electrón. Con base en la teoría cuántica afirmo el efecto se debe a que el cuanto de rayos X actúa como una partícula material al chocar contra el electrón.

LOS RAYOS X

Fueron descubiertos por roentgen dichos rayos son de pequeña longitud de onda cuyo orden de magnitud es de 1ª es decir 1x 10 eso llevo a que su frecuencia sea muy alta.

La mecánica cuántica aplicable a las partícula como el átomo, el electrón, y los núcleos atómicos, señala que la energía solo puede ser absorbida o emitida por cantidades discretas o paquetes llamados cuantos  o cuanta y afirma que la luz también es emitida y absorbida por cantidades discretas o paquetes.

PARTÍCULAS ELEMENTALES O FUNDAMENTALES

Los corpúsculos materiales de dimensiones muy pequeñas que constituyen a los átomos o que son engendrados por la transformación de las partículas constitutivas de los mismos en excepción del protón, el electrón sus antipartículas antiprotón y antielectrón todas las demás partículas elementales son inestables y se desintegran  en partículas más ligeras.

LA RADIACTIVIDAD

Es la desintegración espontanea o decaimiento de los núcleos atómicos de ciertos elementos acompañada de emisión de partículas o de radiaciones electromagnéticas la radioactividad se presenta en los elementos más pesados de la tabla periódica o sea a partir del 83 correspondiente al bismuto.

UN ISOTOPO DE UN ELEMENTO QUÍMICO

Es aquel que tiene el mismo número de neutrones cuando un isotopo es capaz de emitir radiaciones en forma espontánea recibe el nombre de radioisótopo artificiales pueden obtenerse radioisótopos artificiales al bombardear con neutrones algunos elementos químicos sus usos son múltiples en la investigación científica, en la medicina, en la agricultura, en la industria.

Los núcleos de un elemento radioactivo no se desintegra al mismo tiempo al observar la desintegración de diferentes elementos radiactivos se encuentra que unos tardan más en desintegrarse que otros es decir mientras unos se desintegran en billonésimas de segundo otros tardan miles de años.

La desintegración o vida de media de un elemento radiactivo es el tiempo necesario para que la mitad de cierta cantidad inicial del elemento se desintegre en otro diferente.

Existen muchas aplicaciones prácticas de las radiaciones tanto en la industria como en la medicina en la investigación científica y en la agricultura las personas que están en contacto con  elementos radioactivos deben usar guantes, pinzas, equipo especial y recipientes de paredes gruesas de plomo a fin de guardar los materiales radiactivos ya que si se recibe en grandes cantidades son peligrosas para la salud provocan cáncer y mutaciones en los genes de las células sexuales.

LA CÁMARA DE NIEBLA DE WILSON

Sirve para detectar la presencia de partículas elementales no observables a simple vista por ella posibilita registra su trayectoria. Su funcionamiento se basa en los átomos de los gases se ionizan con facilidad cuando reciben el impacto de partículas cargadas que les arrancan electrones así como en el fenómeno de condensación del vapor del agua sobre los iones.

La fusión nuclear se produce debido a la unión de dos o más núcleos de átomos ligeros en un solo núcleo de masa más elevada. Cuando dos núcleos ligeros se unen para formar otro más pesado se observa que la masa de este es menor a la suma de los primeros, la diferencia de masa o sea la parte de materia faltante se ha convertido en energía.

Las reacciones de fusión son las que más energía pueden desprender y se producen en el sol y las estrellas en donde la energía necesaria para la fusión se obtiene como resultado de la agitación térmica provocada por las temperaturas por millones de grados a que se encuentra sometida  la materia.

La fisión nuclear se produce cuando un núcleo de un átomo pesado es bombardeado por una partícula incidente, especialmente por un neutrón provocando su ruptura en dos fragmentos y muy rara vez en tres. Los elementos más usados para producir fisión nuclear son el uranio 235 y el plutonio 239 una reacción en cadena se produce cuando después de que un neutrón ha bombardeado un núcleo pesado provocando su ruptura en dos fragmentos y la  emisión de tres núcleos pesados fraccionándolos de tal manera que la reacción una vez iniciada se desarrolle en cadena hasta dividir el ultimo núcleo pesado.