Moviment ondulatori: ones, so i llum

El moviment ondulatori

El moviment ondulatori és una forma de transmissió d'energia que no va acompanyada de transport de matèria. Un moviment ondulatori és la propagació d'un moviment vibratori, és a dir, la propagació d'un moviment periòdic al voltant de la posició d'equilibri d'un cos. Una ona és la posició que adopta a cada instant la pertorbació que s'ha produït.

• Les ones mecàniques o ones materials són aquelles que s'originen quan es produeix una pertorbació a un medi elàstic sense el qual no hi existiria la propagació.
• Les ones electromagnètiques, encara que poden transmetre's a través de certs medis, no necessiten necessàriament d'un medi elàstic, ja que es propaguen al buit.
• En les ones longitudinals, les vibracions de les partícules al voltant del seu punt d'equilibri es produeixen en la mateixa direcció en la qual es propaga l'ona. Les ones longitudinals es produeixen per compressions i dilatacions entre les partícules que vibren.
• En les ones transversals, les vibracions de les partícules al voltant del seu punt d'equilibri es produeixen en direcció perpendicular a aquella de la propagació d'ones.

Un front d'ona és la línia o la superfície formada pels punts fins als quals ha arribat la pertorbació en un mateix instant. El raig és la línia imaginària perpendicular al front d'ona.

Característiques de les ones

• La velocitat de propagació, v, és la distància que l'ona recorre en cada unitat de temps.
• La longitud d'ona, λ, és la distància que separa dos punts consecutius de l'esmentada ona que vibren d'idèntica manera. S'expressa en metres.
• El període, T, és el temps que tarda la pertorbació en recórrer una longitud d'ona. Coincideix amb el temps que tarda un punt en realitzar una vibració completa. S'expressa en segons.
• La freqüència, f, és el nombre de vibracions que realitza un punt en la unitat de temps. La seva unitat és l'hertz (Hz) que significa “per segon”.
• L'amplitud d'ona, A, és la separació màxima a la qual arriba des de la posició d'equilibri, cadascun dels punts del medi que oscil·len. Es mesura en metres.
• La intensitat, I, d'un moviment ondulatori és la quantitat d'energia que flueix pel medi a través de la unitat de superfície perpendicular a la direcció de propagació en la unitat de temps. Equival a la potència per unitat de superfície. S'expressa en W/m².

El so

El so és una ona mecànica perquè necessita un medi material per a poder propagar-se i és una ona longitudinal perquè les partícules del medi oscil·len en la mateixa direcció en la qual es propaga l'ona, emetent energia sonora. Es propaga en un mateix medi a velocitat constant (v=340m/s).

La intensitat física es defineix com l'energia que passa en un segon a través de la unitat de superfície col·locada perpendicularment a la direcció de propagació del so. El to permet distingir els sons aguts dels greus i depèn de la freqüència del so. Els sons de la mateixa intensitat i del mateix to es poden diferenciar pel timbre. Si la intensitat es fa deu vegades major, la sonoritat augmenta en 10dB.

La llum

La llum visible són les ones electromagnètiques que es poden detectar amb el sentit de la vista. Les ones lluminoses, a l'igual que la resta d'ones electromagnètiques, no necessiten un medi elàstic per a propagar-se. Es propaga en línia recta.

La reflexió de la llum és el canvi de direcció que experimenta un raig lluminós al xocar contra la superfície dels cossos. La llum reflectida continua propagant-se pel mateix medi. Els espills plans són superfícies planes, llises i polides capaces de reflectir en una mateixa direcció un feix de raigs paral·lels.

La refracció de la llum és el canvi de direcció que experimenta un raig lluminós quan passa d'un medi a un altre on es propaga a diferent velocitat. La llum visible, la radiació infraroja i la ultraviolada formen part d'un ampli espectre d'ones anomenat espectre electromagnètic.

Teoria atòmica

Postulats de Dalton

• La matèria està formada per àtoms indivisibles.
• Els àtoms són invariables.
• Els àtoms dels elements estan formats per àtoms iguals: tenen la mateixa massa i les mateixes propietats químiques.
• Els àtoms d'elements diferents tenen masses i propietats químiques diferents.
• Els compostos químics estan formats per la combinació d'àtoms de dos o més elements diferents.
• Quan dos o més àtoms d'elements diferents es combinen per formar un mateix compost, ho fan en una relació de nombres enters senzills.
• En les reaccions químiques, els àtoms no es creen ni es destrueixen. Només canvien la seva distribució en les substàncies.

Model de Thomson

• L'àtom és divisible perquè conté partícules materials subatòmiques.
• Algunes d'aquestes partícules tenen càrrega negativa.
• La resta de l'àtom constitueix la major part de la seva massa i té caràcter positiu.
• Com que l'àtom és elèctricament neutre, cal deduir que el nombre de càrregues negatives és igual al nombre de càrregues positives.

L'espectre atòmic d'emissió és el conjunt de radiacions electromagnètiques emeses per l'àtom d'un element químic prèviament excitat, ja sigui mitjançant calor o mitjançant corrent elèctric.

Model de Rutherford-Bohr

• L'àtom té un nucli central on està concentrada pràcticament tota la seva massa, aportada pels protons i els neutrons.
• La càrrega positiva dels protons es compensa amb la càrrega negativa dels electrons que es troben fora del nucli.
• Els electrons giren a molta velocitat al voltant del nucli i n'estan separats per una gran distància.
• Hi ha un nombre determinat d'òrbites circulars estables al llarg de les quals l'electró es desplaça a gran velocitat sense emetre energia.
• L'electró té, en cada òrbita, una energia determinada, que creixerà a mesura que l'òrbita s'allunyi del nucli. El que caracteritza a una òrbita és el nivell energètic que posseeix.
• L'electró no radia energia superior a un altre nivell d'energia inferior, se n'emet una quantitat d'energia definida en forma de radiació.

Tipus d'enllaços químics

Enllaç covalent

• Substàncies simples covalents: normalment gasoses. Fusió i ebullició baixos. No conductors.
• Moleculars: gasos, líquids o sòlids, generalment no solubles. Fusió i ebullició molt baixos. No conductors.
• Reticulars: durs, fusió i ebullició alts, insolubles i no conductors.

Enllaç iònic

Sòlids a temperatura ambient. Fusió i ebullició alts. Durs, fràgils, mals conductors en estat sòlid, bons conductors en líquid. Molt solubles.

Enllaç metàl·lic

Prou durs. Bons conductors tèrmics i elèctrics. Brillants.