Fundamentos de la Física Ondulatoria: Principio de Huygens, Efecto Doppler y Resonancia
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PRINCIPIO DE HUYGENS: DIFRACCIÓN E INTERFERENCIAS
-Frente de onda:
superficie formada por los puntos que son alcanzados por una onda al mismo tiempo: en consecuencia, todos los puntos de un frente de onda tienen la misma fase. Las líneas perpendiculares al frente de onda en cada punto se llaman rayos.
-Principio de Huygens:
cada punto de un frente de ondas se comporta como un foco emisor de ondas secundarias cuya envolvente constituye el nuevo frente de ondas.
-Difracción:
Es el fenómeno por el cual las ondas son capaces de doblar esquinas y bordear obstáculos, es una consecuencia del principio de Huygens.
·Difracción y tamaño de los obstáculos: La difracción se puede observar cuando la onda se encuentra con un obstáculo cuyo tamaño es del mismo orden de magnitud que la longitud de onda.
-Refracción de ondas:
Consiste en el cambio de la dirección de propagaciónal pasar la onda de un medio a otro diferente. Si un medio no permite la transmisión de una onda a través de él, se dice que es un medio opaco.
Sen a / va = sen b / vb
a= ángulo de incidencia.
b=ángulo de refracción.
-Reflexión de ondas: Consiste en el cambio de la dirección de propagación al incidir la onda en el límite de separación de 2 medios diferentes. Después de la reflexión, la onda continúa su propagación en el mismo medio.
EL EFECTO DOPPLER:
Es un fenómeno ondulatorio que se produce cuando hay un movimiento relativo entre un foco emisor de ondas y un observador. La frecuencia percibida por el observador es distinta de la frecuencia emitida por el foco.
-Al acercarse la f aumenta.
-Al alejarse la f disminuye.
fo=ff · ( v+-vo/v+-vf)
RESONANCIA:
En las oscilaciones amortiguadas disminuye la amplitud de la oscilación. Para mantener al sistema en movimiento hay que comunicarle continuamente energía.
(ej: el columpio tiene una frecuencia propia de oscilación. Si se le impulsa de cualquier forma el columpio rebota y la amplitud no aumenta. Pero si se le impulsa con una frecuencia igual a la suya propia de oscilación, la amplitud aumenta mucho).
-Si la frecuencia con la que actúa una fuerza externa coincide con la frecuencia de vibración del sistema, entonces el sistema entra en resonancia aumentando su energía mecánica. La resonancia no se produce porque la fuerza exterior sea muy grande, sino porque actúa con la misma frecuencia que el movimiento del sistema.
(El viento que provocó la caída del puente se movía a una velocidad de 61 kilómetros por hora y tenía 5 segundos de frecuencia, que resultó ser muy similar a la frecuencia natural del puente con lo cual la energía transferida al sistema era máxima y las ondas estacionarias producidas en el puente empezaron a balancearlo y acabaron colapsándolo).