Conceptes Clau de Física: MHS, Ones, So i Llum

Moviment Harmònic Simple (MHS)

El moviment oscil·latori d’un punt que es mou al voltant d’una posició central, de manera que experimenta desplaçaments iguals a un costat i l’altre d’aquesta posició i triga el mateix temps a efectuar cada oscil·lació.

Exemples:

• Un pèndol.
• Una molla que estires i s’encongeix.

Conceptes Clau del MHS

Amplitud (A)

És la distància màxima que separa el mòbil de la posició central d’equilibri. Es mesura en metres (m).

Període (T)

És el temps que el mòbil tarda a efectuar una oscil·lació completa. Es mesura en segons (s).

Freqüència (f)

És el nombre d’oscil·lacions que el mòbil fa cada segon. Es mesura en Hertz (Hz).

1 Hz = 1 s⁻¹

Ones Mecàniques i Moviment Ondulatori

És la transmissió d’un moviment harmònic simple i d’energia a través d’un medi material i sense transport de matèria.

Exemples:

• Una pedra cau a l'aigua (ones a la superfície).
• El so d'una guitarra (ones sonores).

Conceptes Clau de les Ones

Ona

Conjunt de moviments harmònics simples.

Longitud d’Ona (λ)

És la distància que recorre l’ona durant un període. Coincideix amb la distància entre dos punts consecutius que estan a la mateixa posició (en fase).

Velocitat d’Ona (v)

És la velocitat a la qual es transmet el MHS del primer punt a tots els altres.

(Fórmula: v = λ / T o v = λ * f)

Tipus d'Ones Mecàniques

Ones Transversals

Els punts materials del medi es mouen perpendicularment a la direcció de propagació de l'ona.

Exemple: Una ona en una corda.

Ones Longitudinals

Els punts materials del medi es mouen paral·lelament a la direcció de propagació de l'ona.

Exemple: Una molla estirada horitzontalment que comença a oscil·lar cap a l'esquerra i la dreta.

Dimensions de Propagació de les Ones

Ones Unidimensionals (1D)

Es propaguen en una sola direcció.

Exemple: Una ona en una corda.

Ones Bidimensionals (2D)

Es propaguen en un pla.

Exemple: Ones a la superfície de l’aigua causades per una pedra.

Ones Tridimensionals (3D)

Es propaguen en l'espai.

Exemple: Les ones produïdes en colpejar les branques d’un diapasó (ones sonores a l'aire), que són gairebé imperceptibles a la vista.

El So

És una transmissió d’energia en forma d’ona longitudinal que es propaga en totes les direccions de l’espai a través d'un medi material.

Qualitats del So

Intensitat (Volum)

És la característica que ens permet distingir entre sons forts i suaus.

To

És el que ens permet diferenciar entre els sons aguts i greus.

Exemple: Les veus dels nens (agudes) vs. les veus dels adults (greus).

Timbre

És la característica que ens permet distingir dos sons del mateix to i mateixa intensitat, produïts per fonts diferents.

Fenòmens Sonors

Ultrasons i Infrasons

Els sons amb freqüències superiors a 20.000 Hz (ultrasons) o inferiors a 16 Hz (infrasons) no són audibles per l'oïda humana, només ho són per alguns animals.

Reflexió del So

Quan el so es troba obstacles en la seva propagació i no els pot travessar, es reflecteix i torna en sentit oposat.

Eco

És l’efecte pel qual sentim dues vegades un mateix so (el so original i el reflectit). Això passa quan la distància a l'obstacle és suficientment gran (mínim 17 metres), perquè l'oïda humana necessita que transcorrin almenys 0,1 segons entre el so original i el reflectit per poder distingir-los com a separats.

Reverberació

Si entre el so emès i el reflectit transcorre un temps inferior a una dècima de segon, l'oïda barreja ambdós sons, la qual cosa produeix un resultat desagradable o una prolongació del so original.

Contaminació Acústica

L’existència de sons massa intensos i prolongats en llocs determinats. És una causa de problemes de salut.

Exemple: Soroll del trànsit, maquinària, etc.

La Llum

És una ona transversal que es propaga en totes les direccions transportant energia sense necessitat de cap medi material, la qual cosa permet la seva propagació en el buit.

Fenòmens de la Llum

Reflexió de la Llum

És el retorn que experimenten els raigs de llum quan arriben a la superfície que fa de límit entre el seu medi de propagació i un altre medi diferent.

Refracció de la Llum

És la desviació que experimenten els raigs de llum quan passen de propagar-se per un medi a propagar-se per un altre medi amb diferent densitat òptica.

Interferències de la Llum

Quan coexisteixen en l’espai les ones emeses per dues fonts de llum coherents, les dues ones se superposen, podent reforçar-se o anul·lar-se.

Espectre de la Llum Visible

És el conjunt de colors que formen la llum blanca i que és percebut per l’ull humà (vermell, taronja, groc, verd, blau, indi, violeta).

Els colors dels objectes es veuen així perquè, en ser il·luminats per llum blanca, absorbeixen certs colors de l'espectre i reflecteixen només el color o colors que percebem.