Movimiento armónico y ondulatorio: conceptos y características

Armónico

Para que exista un mas, tiene que haber un movimiento periódico el cual sea un movimiento vibratorio/oscilatorio en cuanto a su posición de equilibrio.

Movimiento periódico:

Cada cierto tiempo (denominado período), el cuerpo vuelve a tener las mismas magnitudes cinemáticas y dinámicas.

Periodo (T):

Es el tiempo que tarda el cuerpo en realizar una oscilación completa. Se mide en segundos.

Fase inicial: Ángulo que determina el estado de vibración del cuerpo.

Decimos que un cuerpo oscila o vibra cuando se mueve de forma periódica en torno a una posición de equilibrio debido al efecto de fuerzas restauradoras. Las magnitudes características de un movimiento oscilatorio o vibratorio son la frecuencia y el periodo.

El centro de oscilación es el punto central.

El desfase nos indica que la partícula no está en el punto medio de la oscilación cuando comienzo a medir el tiempo (t = 0), está en otro lugar.

Amplitud (A):

El máximo valor de la x. Se mide en metros. Existe entre dos extremos +A y -A.

Elongación (x):

Es la elongación máxima que experimenta el cuerpo. Se mide en metros.

Frecuencia (f):

Es el número de oscilaciones que efectúa el cuerpo en un segundo. Se mide en hercios (Hz).

Ondulatorio

El movimiento ondulatorio es la propagación de una onda por un medio material o en el vacío. Sin que exista la transferencia de materia. Esto provoca que se cree una onda.

Ondas ondulatorias:

Es una forma de transmisión de la energía sin transporte neto de materia basada en la perturbación espacial y temporal que, de forma reversible, experimenta un medio de propagación.

Ondas longitudinales:

Una onda es longitudinal cuando la dirección de propagación de la onda coincide con la dirección de vibración de las partículas afectadas por la perturbación; es el caso del sonido.

Ondas transversales:

Una onda es transversal cuando se propaga perpendicularmente a la dirección en que vibran las partículas del medio.

Ondas mecánicas:

En ellas se transporta energía mecánica. También las denomina ondas materiales, ya que necesitan un medio material para propagarse. El resto de esta unidad se ocupa de ellas. Un ejemplo de onda mecánica es el sonido.

Ondas electromagnéticas:

Se llaman así porque transportan energía electromagnética producida por cargas eléctricas aceleradas o circuitos eléctricos oscilantes. La luz es un ejemplo claro.

Velocidad de propagación (Vp):

Rapidez a la que se propaga la onda.

Longitud de onda:

Es la distancia que existe entre dos puntos consecutivos de la onda que están en fase, es decir, que se hallan en el mismo estado de vibración.

Reflexión

Reflexión: La reflexión es el fenómeno físico por el que una onda, al incidir sobre la superficie de separación de dos medios, es devuelta parcial o totalmente al primer medio con un cambio de dirección.

Refracción: Se denomina refracción al cambio en la dirección de propagación que experimenta una onda al pasar de un medio a otro diferente. En este segundo medio, la onda refractada se propaga con distinta velocidad.

El rayo incidente, i, el rayo refractado, r, y la recta normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano.

La relación que hay entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es la misma que hay entre las velocidades de propagación de la onda en los dos medios.

Índice de refracción: El valor de la velocidad de la luz es distinto para cada medio, aunque constante en cada uno de ellos. Su valor máximo lo alcanza en el vacío. A cada medio de propagación le corresponde una magnitud, denominada índice de refracción absoluto, n.

Reflexión total: Toda la luz se refleja a 90º → R = 90º

Ángulo límite: Si un rayo incide con un ángulo menor que el ángulo límite, sufre reflexión y refracción, pero si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo límite, el rayo ya no se refracta y solo se refleja, desplazándose únicamente en el mismo medio.

Ondas estacionarias

Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles. Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio.

Al fijar ambos lados de la cuerda, esta vibra y crea una superposición de la cuerda. Esta superposición da lugar a los nodos, que permanecen inmóviles durante esta onda. El vientre es la mitad de la distancia entre los lodos, es decir, su punto máximo en el cual la velocidad es 0. Las ondas estacionarias son armónicas, es decir, su movimiento no cesa repitiéndose siempre.

Lupa

Una lupa es una lente convergente, de pequeña distancia focal, que se interpone entre el ojo y el objeto que se desea observar para aumentar el tamaño de la imagen formada en la retina.

Cámara

Cámara fotográfica: Es caja oscura dotada de un objetivo fotográfico que es un conjunto de lentes, convergentes en conjunto, que debe formar una imagen real e invertida sobre el fondo de la caja. Allí se encuentra la placa fotosensible que ahora consiste en una retícula de múltiples píxeles (sensores electrónicos) que permiten un procesado digital de la imagen. El diagrama regulable determina cuánta luz accede al interior de la cámara mientras que el obturador es el mecanismo de apertura y cierre que controla el tiempo de iluminación de la placa fotosensible. El visor permite al operario encuadrar y enfocar la fotografía.

El ojo

El ojo humano es un órgano de unos 25mm cuya función es producir imágenes de los objetos sobre la retina. Esta recubierto por una membrana, cuya parte mas externa es la cornea. Detrás del iris esta el cristalino, que es una lente convergente, que cambia su convergencia gracias a los músculos ciliares. Entre la cornea y el cristalino hay un liquido; humor acuoso, mientras que detrás del cristalino esta el humor vítreo, que llena todo el globo ocular. Cuando los rayos de luz atraviesan la cornea, el humor acuoso, el cristalino y el vítreo, inciden en la retina, donde las células fotorreceptoras transforman la energía en forma de luz en impulsos eléctricos, que son enviados al cerebro por el nervio óptico.

Córnea: Membrana transparente en forma de disco abombado, que constituye la parte anterior del globo ocular y se halla delante del iris.

Retina: Membrana interior del ojo en la cual se reciben las impresiones luminosas que son transmitidas al cerebro; cubre la coroides hasta el iris y está formada esencialmente por expansiones del nervio óptico.

Defectos

Miopía: es la incapacidad de una persona para enfocar sobre la retina los rayos paralelos de un objeto lejano, porque la imagen del objeto se forma de la retina. Se debe a una deformación por alargamiento del globo ocular. El punto focal correspondiente a la visión lejana se forma delante de la retina. Para corregir este fallo se usa una lente divergente.

Hipermetropía: es el defecto de la visión opuesto a la miopía. Ahora, los rayos procedentes de un objeto próximo al ojo se enfocan en un punto situado detrás de la retina. Se corrige con el uso de lentes convergentes.

Astigmatismo: Se produce cuando la cornea no presenta la misma curvatura en todas las zonas. La luz procedente de los objetos y que entra en el ojo se enfoca en mas de un punto de la retina y provoca una visión borrosa y distorsionada, ya que en los ojos sin graduación la imagen de los objetos se enfoca en un único punto de la retina.