Ones i Moviment Ondulatori: Tipus i Característiques

Concepte d'ona i de moviment ondulatori

El moviment ondulatori és una manera 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 en cada instant la pertorbació que s'ha produït.

Classificació de les ones

• Les ones mecàniques o materials són les que s'originen en produir-se una pertorbació en un medi elàstic sense el qual no existiria la propagació.
• Les ones electromagnètiques, encara que poden transmetre's a través de certs medis, no necessiten imprescindiblement un medi elàstic, ja que es propaguen en el buit.
• En les ones longitudinals, les vibracions de les partícules al voltant del seu punt d'equilibri es produeixen en la mateixa direcció en què es propaga l'ona.
• En les ones transversals, les vibracions de les partícules al voltant del seu punt d'equilibri es produeixen en direcció perpendicular a la de la propagació de les ones.

Característiques de les ones

• Un front d'ona és la línia o la superfície formada pels punts als quals ha arribat la pertorbació en un mateix instant.
• La velocitat de propagació, v, és la distància que l'ona avança en cada unitat de temps.
• La longitud d'ona, λ, és la distància que separa dos punts consecutius d'aquesta ona que vibren de manera idèntica. S'expressa en metres.
• El període, T, és el temps que tarda una pertorbació, una ona, etc., a recórrer una longitud d'ona i coincideix amb el temps que tarda un punt a fer una vibració completa. S'expressa en segons.
• La freqüència, f, és el nombre de vibracions que fa un punt en la unitat de temps. La seva unitat és l'hertz (Hz), que significa "per segon".
• L'amplitud, A, és la separació màxima a la qual arriba des de la posició d'equilibri cada un dels punts que oscil·len. S'expressa 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. I = P/S

Fenòmens ondulatoris

Reflexió de les ones

La reflexió és el canvi de direcció que experimenta un tren d'ones en xocar amb una superfície llisa sense travessar-la.

Refracció de les ones

El fenomen de la refracció consisteix en el canvi de velocitat que experimenta un tren d'ones en passar d'un medi a un altre de diferent profunditat o densitat.

Difracció de les ones

La difracció és el fenomen que es produeix quan una ona es troba, en propagar-se, un obstacle o una obertura de grandària inferior o igual a la seva longitud d'ona.

Una ona longitudinal: el so

El so és un moviment ondulatori

• El so té l'origen en la vibració dels cossos.
• El so és una ona longitudinal.

Velocitat de propagació del so

El so es propaga en un mateix medi homogeni a velocitat constant, és a dir, amb moviment uniforme.

Propietats del so

• Reflexió: quan les ones sonores es troben amb un obstacle, canvien de direcció i es reflecteixen.
• Refracció: el so es refracta en passar d'unes capes d'aire a unes altres que tenen diferents temperatures.

Qualitats del so

• Intensitat física: és la magnitud física que mesura la quantitat d'energia que arriba a la nostra orella per unitat de temps, per la qual cosa permet distingir sons forts i febles. Es mesura en decibels (dB).
• To: permet distingir els sons aguts dels greus.
• Timbre: qualitat que fa possible distingir una font sonora d'una altra.

Contaminació acústica

Nivell màxim de so: 65 dB.

Una ona transversal: la llum

Propagació de la llum

Es propaga en línia recta. n = c/v

Reflexió de la llum

La reflexió de la llum és el canvi de direcció que experimenta un raig lluminós en xocar contra la superfície de separació de dos medis.

Imatges en miralls plans

Els miralls plans són superfícies planes, llises i polides capaces de reflectir en una sola direcció un feix de raigs paral·lels.

Imatges en miralls esfèrics

Són superfícies amb aquesta forma, llises i polides per la cara interior (mirall còncau) o per la cara exterior (convex).

Refracció de la llum

Quan un raig lluminós passa d'un medi a un altre, també transparent però amb diferent índex de refracció, es desvia i modifica la velocitat, la direcció i el sentit de propagació. Aquest fenomen es denomina refracció de la llum.

Lent

Una lent és un medi transparent, homogeni i isòtrop limitat per dues superfícies corbes o per una plana i una altra corba.

Potència = 1/f

Prisma òptic i dispersió de la llum blanca

Un prisma òptic és un medi transparent, homogeni i isòtrop limitat per cares planes i no paral·leles.