Física 1

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Liceo: Miguel de Cervantes y Saavedra

Medio (municipalidad de Santiago)

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Profesor: Héctor Palma Aguayo.

Apuntes de Primero Medio Inicialmente partimos mostrando un cronograma de los contenidos a pasar por mes

NIVEL

1º MEDIO

Nº HORAS CLASES

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PROFESOR

HÉCTOR PALMA

ASIGNATURA

FÍSICA

Introducción Podemos partir con entender el concepto de ciencia para luego analizar la ciencia física como tal. Se puede definir como la ciencia de la medición de la exactitud y la precisión. El proceso de medición se conoce como cuantifican, es decir, comparar con patrones de medidas preestablecidos Inicio de la ciencia.Mirando los inicios tenemos que: o Con la invención de la agricultura y por ello la civilización agrícola, nace la necesidad de contar medir y posteriormente observador los cielos, para buscar una regularidad en el año, para buscar en que época se debería sembrar. Aunque estas estaciones estaban bajo la jurisdicción de diferentes divinidades en la antigüedad (Mesopotania). El Sol era el supremo regulador de las cosechas se le debía adorar, lo mismo a la Luna que tenía la primacía en la época de la caza. La cultura griega. o El universo se puede conocer, afirmaban los antiguos jonios, porque presentaba un orden interno: hay regularidades en la naturaleza que permiten revelar sus secretos. o La Naturaleza no es un totalmente impredecible; hay reglas a las cuales hay que obedecer necesariamente. Este carácter ordenado y admirable del universo recibió el nombre de cosmo. Es decir, el cosmo lo podemos definir como un universo ordenado con claras regularidades y por ello con reglas predecibles. o A los griegos les debemos los elementos de las matemáticas, la astronomía, la mecánica, la física, la medicina, la geografía etc. Sin embargo, pocas de sus obras se han conservado, y lo que sabemos de ellas se deduce de fragmentos originales, o bien de pasajes citados por otros autores.

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Historia de la evolución de las unidades longitud. Es importante que la medición de unidades implica el proceso de comparar un elemento de referencia. Con la aparición de las relaciones comerciales de comercio y de propiedades entre los seres humano se hizo necesario establecer ciertas unidades de medición para evitar los conflictos en el intercambio de producto y delimitación de tierras; la primera medida de longitud fue el “codo”, que se definió como la distancia entre el codo y el extremo de la mano estirada. Luego fue la “pulgada”, que es el ancho de la base del dedo pulgar; y finalmente se uso el “pie”, que se define como el largo de la planta del pie. Estas medidas no eran exactas porque dependía de cada persona y por ello se necesito una medida independiente. Christian Huygen propuso como unidad de longitud a la oscilación de un péndulo que tuviera la duración de un segundo. Luego se estableció el metro como unidad de longitud en 1790 durante la revolución francesa que es la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre, que se usa en la actualidad y que pertenece al Sistema Internacional.

Tiempo.Los Babilonios usaron la primera unidad de tiempo que consideraron el día y lo dividieron en 12 partes iguales ya que usaban el sistema sexagesimal, basado en 60, recordando que 60 es divisible por 12. Fue en Egipto antiguo donde se dividió el día en 24 partes iguales. La división de la hora en 60 minutos y el minuto en 60 segundos que tiene los origen en la antigua Babilonia.

Es importante hacer notar, que en la ciencia se usa mucho tanto en forma experimentar como teórica, los términos que son regularidades (semejanza y diferencia) como es el caso de Periodo (día) y el término de la comparación para diferenciar o aseverar un echo como es el caso de las unidades de medidas. El astrónomo Babilonio Berosus, hacia el siglo III a.d.C., construyó un reloj de sol hemisférico. Hecho de madera o piedra consistía en una pieza cúbica con una cavidad hemisférica en la que se colocaba una varilla o estilete. La sombra de este describía un arco cuya posición variaba con las estaciones, en la cara interna de la semiesfera se trazaban una serie de arcos, correspondientes a las estaciones, divididos en doce partes iguales, correspondientes a las doce horas de sol. Inspirado en este reloj se ideó el hemiciclo, que ha sido utilizado hasta el siglo XIV. Fueron los griegos (250 años a.d.C.) con sus conocimientos de geometría los que construyeron los primeros relojes de sol con un plano donde se proyectaba la sombra de una varilla o estilete. Sobre este plano, que podía ser vertical, horizontal o inclinado, se trazaban las líneas que indicaban la hora y las que indicaban la estación. Los antiguos romanos, desde el punto de vista científico, no añadieron nada nuevo con respecto a la medición del tiempo, siguieron utilizando los relojes de sol desarrollados por los griegos. Según el ingeniero y arquitecto romano Vitruvio, se utilizaron al menos trece tipos distintos de relojes de sol. Las clepsidras o relojes de agua datan de la antigüedad egipcia y se usaban especialmente durante la noche, cuando los relojes de sombra no servían. Las

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primeras clepsidras consistieron en una vasija de barro que contenía agua hasta cierta medida, con un orificio en la base de un tamaño suficiente como para asegurar la salida del líquido a una velocidad determinada y, por lo tanto, en un tiempo fijo. El cuenco estaba marcado con varias rayas que indicaban la hora en las diferentes estaciones del año. Los relojes de agua también se usaron en los tribunales atenienses para señalar el tiempo asignado a los oradores y cuentan que el filósofo Platón inventó un reloj de agua muy eficiente. Más tarde fueron introducidos a los tribunales de Roma con el mismo objeto, además de usarlos en campañas militares para señalar las guardias nocturnas. El reloj de agua egipcio, más o menos modificado, siguió siendo el instrumento más eficiente para medir el tiempo durante muchos siglos. Los relojes de arena funcionan bajo el mismo concepto físico de las clepsidras, es decir, permiten que la gravedad haga fluir una cantidad establecida de un elemento para determinar distintos lapsos de tiempo. En este tipo de relojes, la arena se encuentra contenida en un recipiente de vidrio (que consiste en dos vasos comunicados) que se voltea cuando termina de pasar el último grano del material. El origen de los relojes de arena es incierto, se cree que los ejércitos romanos los utilizaban durante la noche; también se ha dicho que fueron inventados por un monje francés al final del siglo VIII. En esa época, Carlomagno, el rey de los francos, tenía uno tan grande que sólo tenia que voltearse cada 12 horas. Ciertos relojes de arena que marcaban lapsos de 4 horas se usaron comúnmente durante viajes de navegación para establecer la duración de las jornadas de trabajo dentro del barco. Los romanos utilizaban "velas del tiempo" que medían el tiempo a partir de marcas con números que se alcanzaban según la vela se consumía al paso de las horas. En el año de 1967, para evitar imprecisiones en la medida del tiempo, se eligió un nuevo patrón base a la frecuencia de vibración atómica (un fenómeno extremadamente regular y fácilmente reproducible) para la definición de la unidad de tiempo físico. Según ello, un segundo físico corresponde a 9,192,631,770 ciclos de la radiación asociada a una particular transición del átomo de cesio. La precisión alcanzada con este reloj atómico es tan elevada que admite únicamente un error de un segundo en 30,000 años. La física como una ciencia.Toda ciencia se sostiene en el método científico; el cual está pasado, en la formulación de una hipótesis que luego debe ser verificada mediante el experimento o observación y medición, con la cual podemos formular finalmente una tesis, que puede concluirse después de mucho experimentos como una ley física. La descripción y explicación física de los fenómenos de la naturaleza resulta muy complejo a veces por lo cual se usa mucho en física el método de la simplificación y modelar un fenómeno o proceso para facilitar su estudio y descripción. El método Científico. Notas extraídas del Libro: Física conceptual; Paul G. Hewitt, nos dice lo siguiente del método científico El físico italiano Galileo Galilei (1564- 1642) y el filósofo ingles Francis Bacon (1561 – 1642) suelen considerarse los principales fundadores del método científico: un método en extremo efectivo para adquirir , organizar y aplicar nuevos conocimientos. Este método consta básicamente de los siguientes pasos: 1. Identificar el problema. 2. Hacer una conjetura razonable, es decir, una hipótesis acerca de la respuesta.

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3. Predecir las consecuencias de esta hipótesis. Es una conjetura bien fundamentada, que sólo se considera un hecho hasta que lo demuestre el experimento, es por ello que la hipótesis debe ser comprobada. 4. Realizar experimentos para comprobar estas predicciones. 5. Formular la regla general más simple que organice los tres ingredientes principales: hipótesis, predicción, resultado experimental. (Ley o principio) A continuación presento algunas observaciones que es importante tener en cuenta: 1. Aunque este método en forma de receta de cocina tiene cierto encanto, no siempre ha sido la clave de los descubrimientos y adelantos de la ciencia ya que hay habidos otros métodos como ensayo y error; experimento sin conjeturas previas, o por un accidente, que han permitido modelar la naturaleza. 2. Recordando que las teorías de la ciencia no son fijas, sino que están sujetas a cambio, ya que las teorías científicas evolucionan atravesando etapas de redefinición y refinamiento. 3. La ciencia y la tecnología son diferentes. La ciencia es un método para dar respuesta a preguntas teóricas; la tecnología es un método para resolver problemas prácticos. 4. La física predice el comportamiento de la Naturaleza mediante modelos matemáticos, en las cuales tiene variables que son medidas inicialmente para luego predecirlas. Cuestionario Preguntas que nos permitirá introducirnos a la física como ciencia.1. Qué son la Ciencias Naturales y en qué disciplinas o ciencias se divide? Física, Química y Biología. 2.¿Cuáles son las semejanzas y diferencias esenciales entre Física y Química?. Son Ciencias experimentales. 3.¿A qué se llama ciencia?.Conocimiento verdadero de las cosas por sus principios y sus causas, donde estos conocimientos están ordenados de manera sistemática, permitiendo alcanzar nuevas verdades o interpretar aquéllas de una forma más acertada.. La ciencia es el producto del razonamiento, de la observación y la experiencia, siguiendo un método o camino de estudio. La ciencia se caracteriza por utiliza el método científico para explicar los fenómenos 4.¿Cuál es el lenguaje o herramienta fundamental que utiliza la Física como comunicación de sus aseveraciones y modelamientos de las realidades? La matemática 5.¿Cuál es la función de la ciencia, por ejemplo la física y por qué se estudia? Explicar el comportamiento de la Naturaleza mediante modelos matemáticos 6.¿Cuáles son las ramas de estudio de la Física? Mecánica, Termodinámica, Electromagnetismo, electrónica, óptica, física atómica y nuclear, etc. 7.¿ A qué periodo se le llama física antigua y nombre algunos personajes de dicha época?. En Grecia antigua unos 500 años antes de Cristo. Aristóteles, Anaxágoras y Thales de Mileto son considerados las

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primeros físico. A ellos se atribuye la elaboración y formulación de los primeros modelos del Universo y las primeras mediciones geométricas de nuestro planeta. 8.-¿A qué periodo se le llama física clásica y nombre algunos personajes de dicha época? Desde el nacimiento de Cristo hasta el siglo XV. Galileo Galilei, propuso un método ordenado y sistemático para hacer ciencia: el método científico, Robert Hooke, Isaac Newton, James Maxwell y Cristian Hugens al estudio de la mecánica y del electromagnetismo. 9.-¿A qué periodo se le llama física moderna y nombre algunos personajes de dicha época? La edad moderna es del Siglo XV al XVIII. Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr y Werner Heisenberg. Con ellos nacen conceptos físicos como la relatividad, la cuantización y el principio de indeterminación 10¿Cuál fue el aporte más importante de la física clásica a la ciencia? El uso del método científico Física contemporánea de la ciencia es desde 1930 hasta hoy y se a caracterizado por la búsqueda de una teoría única que permita describir el Universo para poder predecir su futuro. Destaca los personaje de Murray Gell mann, Richard Feynman y Vaduz Salam 11.- ¿Qué es cuantificar?. 12.-. ¿Cuál sería una definición general de la Física?. Es una ciencia que estudio los fenómenos naturales en las cuales su forma física no cambia.

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Unidad: Vibraciones y Sonidos Esta unidad la dividimos en tres conceptos fundamentales que son el concepto de vibración, ondas y finalmente el sonido. Nuestro objetivo es explicar el sonido por lo cual debemos primeramente entender dos conceptos físico básico iniciales que son las vibraciones y como se producen para luego analizar las característica de una onda y ver si el sonido se comporta como una onda que viaja de un lugar a otro.

Vibraciones y ondas Vibración.-

Una característica de las vibraciones, es que se produce en un cuerpo, puede transmitirse por un medio material y puede ser captado por algún órgano de los sentidos de los seres vivos o por instrumentos especiales. Podemos definir la vibración como un meneo ( movimiento de un extremo a otro) o vaivén en el tiempo, pasando por un punto central que llamamos punto central.

Amplitud.-

A la mitad de este recorrido se le llama Amplitud, es decir, es la magnitud descrita por un cuerpo al vibra alejándose de su posición de equilibrio hasta un punto extremo.

Ciclo.-

Es una vuelta completa de un cuerpo, es decir, parte de una posición y retorna al mismo punto.

Periodo.-

Es el tiempo que un cuerpo tarda en volver al estado inicial, es decir, es el tiempo que demora en dar un ciclo o una vuelta. Se simboliza por T y se mide en segundo generalmente. En la naturaleza hay fenómenos físicos que son periódicos y otros no, por ejemplo: el día y la noche (rotación), un año, los latidos del corazón, la menstruación y los no periódicos el parpadeo de los ojos,

Frecuencia.- Es la cantidad de veces o vueltas que se repite un suceso en una unidad de tiempo bien determina, que generalmente se utiliza un segundo como medida, es decir cuantas vuelta da el cuerpo en un segundo. Se simboliza por f. A veces se habrá de revoluciones por segundos (rps) o revoluciones por minutos (rpm). La expresión matemática que define la frecuencia es: N deVuelta UnaVuelta f  f  PorTiempo T Donde; T es el período; Otras definiciones son : f = vibraciones/seg = ciclos/seg = pulsos/seg. = veces/seg. =Vibraciones/ minutos = revoluciones / minutos = revoluciones/ seg. 1 1   hertz La unidad de medida es seg . s

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Ejercicios.-

1. Medir la cantidad de vuelta y el tiempo que demora una bolsa de Té( Periodo = Raiz(L/g)) o una escoba para ello . Usando una tabla para tabular dicha información. N° de Vuelta Tiempo ( seg.) Frecuencia (Hz) o Período (1seg.) ( 1/seg.) Una vuelta. 10 9 10/9 = 1,1 1/1,1 = 0,9 10 10 10/10 = 1 1/1= 1 5 4 5/4 = 1,2 1/1,2 = 0,83 Realice él cálculo del periodo de oscilación de un péndulo que puede ser una escoba ¿Qué significa 5 Hz? ( 5 oscilaciones en cada segundo) ¿Cuál es la frecuencia de una onda de 100 Hz en vibraciones por segundo? ¿Cuál el Periodo de una frecuencia de 50 Hz ?

2. ¿Cual es el periodo y frecuencia de la rotación de la Tierra con respecto a su propio eje.¿Cual es la frecuencia de traslación de ella? Trabajo complementario. El hecho que una vibración se puede explicar mediante el modelo de ondas, es importante describir las ondas con su forma y característica física. Recordemos que los modelos nos permiten explicar los fenómenos naturales; para poder pronosticar lo que puede suceder en el transcurso del tiempo. Con estos modelos podemos conocer el pasado, el presente y el futuro de un fenómeno físico siempre y cuando nos movemos a nivel clásico.

Vídeos de Vibraciones recomendados ver

https://www.youtube.com/watch?v=F7aab00MJKE

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Evaluación Formativa.Videos recomendados ver https://www.youtube.com/watch?v=G8DA2c4MIak

Las ondas Para visualizar el mundo de las ondas veremos un vídeo de ello

Guía

Unidad: El Sonido Tema: Curso:

“Vídeo de Ondas”. (Dr. David L. G.) NM1

Preguntas.1. ¿En qué medios se propaga el Sonido?

2. ¿Cuál fue el experimento que permitió estimar la velocidad del Sonido?

3. ¿Qué es un armónico simple, o el modelo de un oscilador armónico?

4. Nombre algunos tipos de ondas naturales y otras artificiales

5. ¿Qué es la teoría del Big Bang?

6. ¿Qué es una onda mecánica?

7. ¿Qué es una Amplitud en una perturbación de una onda?

8. ¿Qué es el periodo de una onda mecánica? 9. ¿Cómo se define la frecuencia en una onda mecánica? 10. ¿Qué es la longitud de onda? 11. ¿Cuál es la relación entre frecuencia y longitud de onda? ¿De qué factores depende la rapidez de una onda, por ejemplo una onda oceánica y una onda de sonido? 12. ¿Cómo es una onda longitudinal? 13. ¿Cómo es una onda transversal?

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El mundo de las ondas Cuando se deja caer una piedra en un estanque de agua se origina una perturbación que se propaga en círculos concéntricos, que al cabo del tiempo se extienden a todas las parte del estanque. Un corcho pequeño que flota sobre la superficie del agua se mueve hacia arriba y hacia abajo a medida que se propaga la perturbación. En términos generales una onda es un fenómeno que resulta al ser perturbada una determinada región del espacio desde donde se propaga dicha perturbación, a través de un medio. Es importante destacar que las ondas transportan energía pero no materia. Los criterios de clasificación de ondas según su: 1. Naturaleza de la emisión.  Ondas Mecánica.- son las que utiliza un medio material para propagarse, que puede ser un liquido, sólido o gaseoso como por ejemplo el aire. Ejemplos de ondas mecánica son: el sonido, las ondas oceánicas.  La propagación de la energía es mediante la oscilación atómica, esto permite transfiere la energía de una partícula a otra, formando una cadena  Ondas Electromagnética.- son aquellas que no necesitan de un medio material para propagarse necesariamente, es decir, pueden viajar por el vacío. Al desplazarse en un medio físico no hacen vibrar sus partículas. Ejemplo de ondas electromagnética son: ondas de radio, TV, las microondas, los rayos ultravioleta y la luz visible.  La propagación de la energía es mediante la oscilación de campos eléctricos y campos magnéticos que actúan coordenadamente. Ver vídeo : https://www.youtube.com/watch?v=MlUHEGSqllo 2. Dirección de oscilación de las partículas.  Ondas transversales.- se caracteriza por la oscilación de sus partículas en forma perpendicular a la dirección en la que se desplaza la onda, es decir si la onda viaja en forma horizontal, las partículas se desplazan de un lado hacia el otro, en torno a su posición de equilibrio, en sentido vertical. Ejemplo las ondas electromagnéticas.  Ondas longitudinales.- se caracteriza por la oscilación de las partículas a lo largo de la dirección de la onda, es decir las partículas vibran hacia atrás y hacia adelante, en torno a su posición de equilibrio. Ejemplo las ondas de sonidos. Ver el siguiente vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=rQ7ZHx3hU8w

3. Sentido de propagación.

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 Ondas viajeras.-la propagación de la onda se realizan en un sentido único, es decir, ellas viajan sin retorno; por ejemplo la luz del Sol.  Ondas estacionarias.-Son ondas que viajan y retornan a su punto inicial, o bien se forman por dos ondas viajeras en sentidos contrarios. Ejemplo una onda que incide sobre una pared, ella esta obliga a devolverse, es decir, se refleja. Esto da origen a puntos fijos en el espacio que se llaman nodos, esto se puede ver en los instrumentos musicales de cuerda como la guitarra y en algunos de viento como la zampoña.

Elementos que caracterizan una onda periódica. Amplitud.- Una onda está compuesto de montes ( parte más alta de la onda) y valles ( parte más baja); lo cuan forma una sinusoidal. La amplitud de la onda se define como la mitad de la distancia entre un monte y un valle  Periodo.- es la oscilación de las partículas de la onda, que se producen a intervalos de tiempo regulares; esto determina el periodo de oscilación de la onda, y es denotado por la letra T.  Longitud de onda.- es la longitud de dos puntos en comunes que se va repitiendo a medida que la onda se propaga, por ejemplo entre un monte y el monte siguiente o entre un valle y el siguiente.  Velocidad de propagación.La velocidad de propagación de una onda depende de la elasticidad del medio en el cual se propaga y la inercia de las partículas del mismo. Y para un medio homogéneo esta dada  por: V   f   (T es el T periodo, f es la frecuencia,  es la longitud de onda). Ver el siguiente vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=FOZHyj9nSbU

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¿Qué es una onda ? https://www.youtube.com/watch?v=2fQRGwVyn_w https://www.youtube.com/watch?v=7uF57k8ZgbY Nota.Si una onda que viaja en un medio con una velocidad inicial fija, se encuentra con otro medio, vemos que una parte de la onda se refleja y otra se refracta, es decir ,se genera dos ondas con velocidades de propagación distintas. En general, podemos decir que si bien la velocidad de propagación al cambiar de medio se altero, no ocurre lo mismo con la frecuencia, ( por ejemplo en el caso del sonido por ejemplo debemos escuchar la misma nota si estamos detrás de una cortina o pared) la que se mantiene constante; luego, necesariamente debe variar la longitud de onda

Ejercicios de Ondas.1. Define lo que entiende por: onda mecánica, onda electromagnética, onda estacionaria, onda longitudinal, onda transversal, longitud de onda, Amplitud de la onda. 2. Si una onda de agua vibra 2 veces por segundo y la distancia entre dos montes sucesivos es de 1,5 metros, ¿cuál es su frecuencia?. ¿Cuál es su longitud de onda?. ¿Cuál es su rapidez. 3. ¿ Cuál es la longitud de onda de una onda sonora de 340 Hz. si la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s?. (ver : https://www.youtube.com/watch?v=0TB2d5v3GwI ) 4. Un hombre se sienta a pescar en el borde de un muelle y cuenta las ondas de agua que golpean uno de los postes de soporte de la estructura. Si un monte determinado recorre 40 metros en 10 segundos, ¿cuál es la velocidad de la onda? 5. Realizar la “Actividad” y “Para trabajar”de la página 42 del libro Santillana. 6. Si la frecuencia de una onda es de 5 ciclos (vuelta) por 10 segundo, ¿cuál es la frecuencia, es decir, ciclos por un segundo?. ¿Cuál es el período?. 7. Si la onda dibujada demoró 50 (s) en ir desde A hasta B, calcula: o La Amplitud de la onda o Número de ciclos. o La longitud de onda. o La frecuencia. o El período. o La velocidad de propagación de la onda. Ver el vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=FOZHyj9nSbU

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8. Un timbre vibra con una frecuencia de 68 (Hz). Su sonido se propaga por el aire a 340(m/s). ¿Cuál es su período y su longitud de onda? (R: 0,0147; 5 mts) . 9. La onda estacionaria de la figura tiene 5 nodo una distancia total de 50 metros, ¿cuál es la longitud de onda? 10. La radio Cooperativa tiene una frecuencia de 96 Mhz. (F.M.) ¿Cuál es la longitud de onda sabiendo que su velocidad es de 3 x108(m/s)? 11. Una onda de 10 ciclos (vueltas) toma 20 segundos en recorrer los 5 mts. que hay entre sus extremos. Calcula su longitud de onda, su frecuencia, su período y su velocidad de propagación. (R: =0,5 m;=0,5 Hz; T = 2 s; V =0,25 m/s ). 12. Haz un resumen o un mapa conceptual las ondas y sus propiedades.

Guía

Unidad:

Ondas

Objetivo: Reconocer y relacionar los distintos conceptos de onda. Aplicar el concepto de frecuencia, periodo, longitud de onda y rapidez para resolver problemas sencillos. Primera parte. Responda con una V (verdadero) o F (falso), según corresponda, en cada una de las siguientes afirmaciones. Justifique las falsas. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

....... La longitud de una onda es la parte más alta de una onda. .......Un eco es un sonido refractado. .......La unidad de frecuencia se llama Hertz. .......Los sonidos de una abeja se deben a las oscilaciones de las moléculas de aire. ...... Las ondas sonoras viajan más rápido en verano que en invierno. .......El sonido puede reflejarse o absorberse dependiendo de la superficie que impacte. .......La lámina de aluminio absorbe más el sonido que la lámina de cartón. .......Las ondas sonoras se propagan más rápido en el aire que en el agua. .......Cuando se abre una puerta, hacia dentro, una compresión recorre la habitación.

Segunda parte.Resolver los siguientes problemas. 1. ¿Cuál es la frecuencia de una onda de 50 Hz, en ciclos por segundos? 2. Uno de los edificios más altos de santiago se mece de un lado para otro con un periodo de 10 seg.. ¿Cuál es su frecuencia? 3. ¿Cuál es la rapidez de un tren de carga con vagones de 20 m de longitud cada uno, que pasa junto a ti a razón de 2 vagones por segundos?

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4. Si una onda en el agua vibra de arriba abajo cuatro veces cada segundo y la distancia entre dos cresta consecutivas es de 2 metros. ¿Cuál es su frecuencia?, ¿Cuál es su longitud de onda?. ¿Cuál es su rapidez?. 5. ¿Cuál es la longitud de una onda sonora de 100 Hz,si la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s ?. 6. ¿Cuál es el periodo de un péndulo que tarda tres segundos en realizar un viaje de ida y vuelta?. 7. En la siguiente figura, nombra los componentes de la onda, en los espacios dados.

Tipos de pregunta para prueba.- 1ero medio Item II.- Tipos de alternativa 1. La figura 1.- de abajo muestra una cuerda en la que se han generado ondas en su extremo izquierdo que al reflejarse en el extremo derecho que está fijo se produce el esquema que se muestra: I. Son ondas transversales. II. Son ondas estacionarias. III. Son ondas longitudinales. Son verdaderas: A) Sólo I B) Sólo II

C) Sólo III

D) Sólo I y II

E) Sólo II y III

Materia a repasar: o Definiciones de: Física, Periodo, frecuencia, Amplitud, longitud de onda, Cima (cresta), Valle, sonido, la luz o Unidades de medida: El periodo, frecuencia, rapidez, longitud de onda, intensidad sonora ( dB), etc. o Valores constante: El sonido en aire 340 m/s La Luz 300. 000 Km/s. o Tipos de ondas: Ondas longitudinal Ondas transversal Ondas estacionaria Ver el siguiente vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=MP3yDTF6TkI https://www.youtube.com/watch?v=-_PMqqEnr7E o Característica del sonido: Rapidez en distintos medio. Puede reflejarse y transmitirse dependiendo del material al frente.

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o Cálculos: Frecuencia Periodo Rapidez de una onda v = f* ( ver que son inversamente proporcionales) Misma velocidad pero distinta frecuencia ¿cuál es su longitud de onda? . Ver caso de un rayo si se puede calcular la distancia de la tormenta ( v= d/t d =v*t) Longitud de onda https://www.youtube.com/watch?v=qdL1Ve9ZfPw

Preparando la prueba de nivel 1. Defina y explique los conceptos de:: Física, Vibración, Amplitud, Periodo de ejemplos, frecuencia de ejemplos, el método científico con ejemplos, onda mecánica, onda longitudinal de ejemplos, onda transversal de ejemplos, onda estacionaria de ejemplos, onda viajera, onda electromagnética de ejemplo, 2. 3. 4. 5.

Si la frecuencia de una oscilación se duplica, ¿ qué sucede con su período? Si la frecuencia de una oscilación se reduce a la mitad, ¿ qué sucede con su período? ¿Cuál es el periodo de rotación y de traslación de la Tierra?. ¿Cuales son las frecuencias de radio populares más comunes de chile y cual es el periodo de ella?. 6. ¿Cuales es el sistema de Unidades Fundamentales y de unidades derivadas, explique y de ejemplo de ellos? 7. Complete el valor de la frecuencia y el período que se pide en la siguiente tabla.N° de vuela Tiempo (seg.) Frecuencia ( Hz) Período 100 5 120 7 60 9

o o o o o

8. Un timbre vibra con una frecuencia de 120 (Hz). Su sonido se propaga por el aire a 340(m/s). ¿Cuál es su período y su longitud de onda? 9. Un sonar emite una señal cuya longitud de onda en el agua es de 0,015 metros y su frecuencia es de 100.000 Hertz. ¿Cuál el periodo de la onda en el agua?. ¿Cuál es la rapidez de la señal en el agua? 10. ¿Cuál es el periodo de un péndulo que tarda un segundo en realizar un viaje de ida y vuelta? 11. Si la onda dibujada a continuación, demoró 2 (s) en ir desde A hasta B, calcula: La Amplitud de la onda Número de ciclos. La longitud de onda. La frecuencia. El período. La velocidad de propagación de la onda. 12. Nombre las características que tiene una Onda ejemplo valle, ..........

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13. Explique la Reflexión de la luz y de un ejemplo de un rayo incidente sobre un espejo plano. ¿En qué distancia se ve la imagen del espejo plano?. 14. Explique la Refracción de la luz al pasar de un medio a otro.

EL SONIDO

Característica del sonido Vídeo recomendado ver: https://www.youtube.com/watch?v=g0giFLgmuwc VELOCIDAD DEL SONIDO El sonido depende del medio en la cual se propaga por ejemplo la velocidad de propagación en el aire es de 340 [ m / s ] en el aire aproximadamente y a 1.450 [ m / s ] en el agua.

El oído humano es capaz de captar sonidos emitidos entre los 16 [ Hz ] y los 20.000 [ Hz ]. Los ultrasonidos tienen una frecuencia mayor a los 20.000 [ Hz ] y los infrasonidos una frecuencia menor a los 16 [ Hz ]. Ejemplo: Calcula el rango de longitudes de onda que puede captar el oído humano, en el aire.

Respuesta:

v = f



 =

v f

1 =

340 16

2 =

340 20.000

= 21,25 [ m ]

= 0,017 [ m ] = 17 [ mm ]

ULTRASONIDOS Los ultrasonidos son muy utilizados, tanto en la naturaleza como en instrumentos de medicina o industriales. Por ejemplo, el murciélago se guía emitiendo ultrasonidos que le permiten “ver” su entorno, tanto para cazar como para evitar obstáculos y depredadores. En medicina se emplean para las ecografías y eliminación de cálculos. En la industria se usan para “ver” el interior de ciertos objetos. También existen pitos que emiten ultrasonidos para llamar a los perros.

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INTENSIDAD ACUSTICA ( I ) La intensidad acústica ( I ) de una onda sonora, se define como la potencia promedio por unidad de área, que transmite dicha onda en la dirección de su propagación. En el Sistema Internacional se mide en [ w / m 2 ]. La intensidad del sonido depende de la amplitud de éste y de la distancia entre emisor y receptor. La intensidad del sonido es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. 2

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I 1 r1 = I 2 r2 Para medir el nivel de la potencia sonora ( NPS ) de un ruido o sonido, se emplea la unidad decibel o decibelio ( [ dB ] ): NPS = 120 + 10 log ( P ) [ dB ] Donde P es la potencia del sonido medida en [ w ]. Es importante saber que la contaminación acústica produce falta de concentración, estrés y en casos extremos, pérdida parcial e incluso total de la audición. ALTURA O TONO La altura o tono de un sonido depende de su frecuencia. A mayor frecuencia, el sonido es más agudo, a menor frecuencia, es más grave. TIMBRE Si dos o más sonidos son emitidos por cuerpos distintos, se oyen diferentes, aunque tengan la misma intensidad y tono. Esto se debe a que al vibrar un cuerpo, sus partes vibrantes emiten un sonido diferente del sonido principal del cuerpo. Cada uno de estos es un sonido armónico y nuestro oído capta el conjunto de todos ellos simultáneamente, y no por separado. Ver el siguiente video : https://www.youtube.com/watch?v=LI-xz4Suzrg

DIFRACCIÓN ( Onda) Las ondas sonoras pueden difractarse, por este motivo es posible conversar de una pieza a otra que está al lado, si existe algún orificio o ranura. Ver el siguiente vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=Ar2_si6NR7o INTERFERENCIA (Onda) Las ondas sonoras, cuando se encuentran, interfieren entre si, como consecuencia, pueden reforzarse, debilitarse e incluso anularse. Ver el siguiente vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=hqv30OiMrYs REFRACCION (Rayos) Las ondas sonoras se pueden refractar cuando pasan de un medio a otro, por ejemplo, el sonido cambia de dirección cuando pasa del agua al aire. Ver el siguiente vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=pypvOyXwieU

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Por lo tanto, si una onda sonora incidente coincide con la normal de un obstáculo, se refleja sobre si misma. 2 ) La onda incidente y la reflejada son coplanares con la normal ( N ). Como nuestro oído es incapaz de separar dos sonidos que son emitidos con una diferencia de tiempo menor a 0,1 [ s ] , para volver a escuchar el sonido que se refleja en un obstáculo, este debe encontrarse por lo menos a 17 [ m ] , produciéndose el eco. Cuando el obstáculo se encuentra a una distancia un poco mayor a 17 [ m ] , se produce un eco nocivo, es decir, el sonido reflejado “altera” el sonido emitido. A distancias mayores de 34 [ m ] , se produce el eco múltiple, por ejemplo, en las montañas. ABSORCION DEL SONIDO Si una onda sonora se encuentra con una superficie dura, se reflejará en ella, pero si choca contra una cortina o material a prueba de sonidos, se absorberá. También se absorbe el sonido al propagarse, debido a que su intensidad va disminuyendo paulatinamente. Esta absorción es más eficiente en materiales blandos y para frecuencias más altas.

La contaminación acústica https://www.youtube.com/watch?v=zk2HmZsWpxc Medición de la velocidad del sonido https://www.youtube.com/watch?v=NX5VJO8A1Ew Resumen Características generales del Sonidos. 1. Es una onda mecánica por lo cual necesita de un medio físico para viajar. El tipo de onda es longitudinal. 2. Comparación de la velocidad del sonido en distintos medios como gas (aire) < líquidos < sólidos. Medio Velocidad del sonido ( m/s) Aire ( 0º C) 316 Aire ( 15º C) 331 Aires ( 100ºC) 387 Agua ( 20ºC) 1480 Hielo 3200 Cobre (20ºC) 3560 Madera 4500 Acero 5200 Ver el siguiente vídeo:. https://www.youtube.com/watch?v=SA-HbbrFk1A

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3. La rapidez del sonido el aire depende de la temperatura. La realción matemática o empírica de ella es V = Vo + 0,6 ( m/s °c)* T con Vo = 331,7(m/s) a 0 °C. Se puede calcular la rapidez a distinta temperatura ( 10°C, 20°C y 30°C) también se puede realizar pregunta de mayor o menor velocidad del sonido en invierno que en verano, lo mismo que la comparación de la rapidez del sonido en el Ecuador y en los Polos en la misma época del año. Ver el siguiente vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=chG1L17D16k 4.

La propiedad que el sonido puede reflejarse y a este fenómeno lo conocemos como el Eco.

REFLEXION ( el Eco) La reflexión del sonido se produce cuando éste choca contra un obstáculo, generalmente sólido. Mientras más denso sea este medio reflectante, más eficiente es la reflexión. Está regida por dos leyes: 1 ) Los ángulos de los rayos de incidencia y reflexión son iguales, en las superficies planas. i = r

El Eco https://www.youtube.com/watch?v=r1C8pz2ec-Y https://www.youtube.com/watch?v=GuJaHmrhGYg

5. El Sonido puede refractarse en encontrarse con un obstáculo que puede ser cambio de medio por ejemplo sólidos a liquido o liquido a gaseosos.. Material Capacidad de Absorber sonido (frecuencia=500 Hz) Pared de Ladrillos 3% Piso de Madera 10% Alfombra Gruesa 15% Vidrio de una Ventana 20% Cortinaje Grueso 55% Butaca ocupada con una persona 80% https://www.youtube.com/watch?v=pmNNORskU-U 6. El sonido tiene una frecuencia y periodo. La frecuencia del sonido está relaciona en forma directa con el tono, es decir, por ejemplo que el tono Do tiene una frecuencia distinta que el tono Re o Sol. El periodo y la frecuencia son directamente proporcional, es decir si una de ello es largo la frecuencia por ejemplo el otro es muy pequeño ( el periodo). Si la frecuencia es grande el tono es

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más agudo y a sonido con frecuencias bajas implica un sonido más grave. La frecuencia de la escala musical en afinación natural son: Do 262 Hz; 294,8 Hz; Re; Mi 327,5 Hz; Fa 349,3 Hz; Sol 393 Hz; La 441,3Hz; Si 491,3 Hz ; Si 491,3 Hz; Do 524 Hz. 7. Podemos calcular la rapidez de una onda sonora conociendo el periodo o frecuencia y la longitud de onda, mediante la siguiente relación matemática: V = f *.. Si el sonido se encuentra con obstáculo la velocidad de él cambia esto implica que la longitud de onda también pero la frecuencia (Tono) no, ya que se mantiene, por ejemplo si el sonido viaja en el aire (v = 340 ) y se encuentra con un medio líquido ( a 0º C) su velocidad aumenta a 1.435 m/s . 8. Sonidos que no se oyen.- El ser humano es incapaces de percibir sonidos que tienen una frecuencia superiores a 20.000 Hz , o inferiores a los 20 Hz. Se llaman ondas infrasónicas o infrasonido a las ondas cuyas frecuencia es menor que 25 Hz, y ultrasónicas o ultrasonido a las ondas cuyas frecuencia es mayor de 18.000 Hz. Ejemplo los las ondas de temblores y las ondas que se utilizan para fraccionar metales o matar bacterias respectivamente. 9. El sonido tiene una intensidad que depende de la amplitud de la oscilación de la fuente sonora, llamado volumen. La intensidad se mide en decibeles (dB), que es una unidad relacionada con nuestra capacidad de oír. Se asigna el valor o db al límite de lo apenas audible, y 130 dB al límite de sonido que causaría dolor; por ejemplo nuestra respiración es de 10 dB, una conversación de 40 dB una orquesta de 100 dB y de los motores de una turbina de avión de 120 dB. 10. La rapidez del sonido es muy pequeña con respecto a la velocidad de la luz ( 340 m/s