Cómo surgen las ondas mecánicas. Ondas mecánicas: fuente, propiedades, fórmulas.

En tu curso de física de séptimo grado, estudiaste vibraciones mecánicas. A menudo sucede que, habiendo surgido en un lugar, las vibraciones se propagan a zonas vecinas del espacio. Recuerde, por ejemplo, la propagación de vibraciones de un guijarro arrojado al agua o las vibraciones corteza terrestre, propagándose desde el epicentro del terremoto. En tales casos, se habla de movimiento ondulatorio: ondas (fig. 17.1). En este párrafo aprenderá sobre las características del movimiento ondulatorio.

Crear ondas mecánicas

Tomemos una cuerda bastante larga, un extremo de la cual atamos a superficie vertical, y el segundo se moverá hacia arriba y hacia abajo (oscilará). Las vibraciones de la mano se extenderán a lo largo de la cuerda, involucrando gradualmente puntos cada vez más distantes en el movimiento oscilatorio: una onda mecánica correrá a lo largo de la cuerda (Fig. 17.2).

Una onda mecánica es la propagación de vibraciones en medio elástico*.

Ahora fijamos un resorte largo y suave horizontalmente y aplicamos una serie de golpes sucesivos en su extremo libre; una onda que consiste en condensaciones y rarefacciones de las espiras del resorte correrá en el resorte (Fig. 17.3).

Las ondas descritas anteriormente se pueden ver, pero la mayoría de las ondas mecánicas son invisibles, como las ondas sonoras (Figura 17.4).

A primera vista, todas las ondas mecánicas son completamente diferentes, pero las razones de su aparición y propagación son las mismas.

Descubrimos cómo y por qué se propaga una onda mecánica en un medio.

Cualquier onda mecánica es creada por un cuerpo oscilante: la fuente de la onda. Al realizar un movimiento oscilatorio, la fuente de onda deforma las capas del medio más cercano a ella (las comprime, las estira o las desplaza). Como resultado, surgen fuerzas elásticas que actúan sobre las capas vecinas del medio y les provocan vibraciones forzadas. Estas capas, a su vez, deforman las siguientes y las hacen vibrar. Poco a poco, una tras otra, todas las capas del medio se ven involucradas en un movimiento oscilatorio: una onda mecánica se propaga a través del medio.

Arroz. 17.6. En una onda longitudinal, las capas del medio oscilan a lo largo de la dirección de propagación de la onda.

Distinguimos entre ondas mecánicas transversales y longitudinales.

Comparemos la propagación de la onda a lo largo de una cuerda (ver Fig. 17.2) y en un resorte (ver Fig. 17.3).

Las partes individuales de la cuerda se mueven (oscilan) perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda (en la Fig. 17.2 la onda se propaga de derecha a izquierda y partes de la cuerda se mueven hacia arriba y hacia abajo). Estas ondas se denominan transversales (fig. 17.5). Cuando las ondas transversales se propagan, algunas capas del medio se desplazan con respecto a otras. La deformación por desplazamiento va acompañada de la aparición de fuerzas elásticas solo en los sólidos, por lo que las ondas transversales no pueden propagarse en líquidos y gases. Por tanto, las ondas transversales se propagan sólo en los sólidos.

Cuando una onda se propaga en un resorte, las espiras del resorte se mueven (oscilan) a lo largo de la dirección de propagación de la onda. Estas ondas se denominan longitudinales (figura 17.6). Cuando se propaga una onda longitudinal, se producen deformaciones de compresión y tracción en el medio (a lo largo de la dirección de propagación de la onda, la densidad del medio aumenta o disminuye). Estas deformaciones en cualquier entorno van acompañadas de la aparición de fuerzas elásticas. Por tanto, las ondas longitudinales se propagan en sólidos, líquidos y gases.

Las ondas en la superficie de un líquido no son longitudinales ni transversales. Tienen un carácter longitudinal-transversal complejo, con partículas líquidas que se mueven a lo largo de elipses. Puedes comprobarlo fácilmente si arrojas un trozo de madera ligero al mar y observas su movimiento en la superficie del agua.

Descubriendo las propiedades básicas de las ondas.

1. El movimiento oscilatorio de un punto del medio a otro no se transmite instantáneamente, sino con cierto retraso, por lo que las ondas se propagan en el medio con una velocidad finita.

2. La fuente de las ondas mecánicas es un cuerpo oscilante. Cuando una onda se propaga, las oscilaciones de partes del medio son forzadas, por lo tanto la frecuencia de oscilaciones de cada parte del medio es igual a la frecuencia de oscilaciones de la fuente de onda.

3. Ondas mecánicas no puede propagarse en el vacío.

4. El movimiento ondulatorio no va acompañado de transferencia de materia: partes del medio simplemente oscilan con respecto a posiciones de equilibrio.

5. Con la llegada de una onda, partes del medio comienzan a moverse (adquieren energía cinética). Esto significa que la transferencia de energía se produce a medida que se propaga la onda.

La transferencia de energía sin transferencia de materia es la propiedad más importante de cualquier onda.

Recuerde la propagación de ondas en la superficie del agua (Fig. 17.7). ¿Qué observaciones confirman las propiedades básicas del movimiento ondulatorio?

Recordamos las cantidades físicas que caracterizan las vibraciones.

Una onda es la propagación de oscilaciones, por lo tanto las cantidades físicas que caracterizan las oscilaciones (frecuencia, período, amplitud) también caracterizan a la onda. Entonces, recordemos el material de séptimo grado:

	Cantidades físicas que caracterizan las vibraciones.
	Frecuencia de oscilación ν	Periodo de oscilación T	Amplitud de oscilación A
Definir	número de oscilaciones por unidad de tiempo	tiempo de una oscilación	la distancia máxima que un punto se desvía de su posición de equilibrio
Fórmula para determinar
Fórmula para determinar	N es el número de oscilaciones por intervalo de tiempo t
unidad SI		segundo(s)

¡Prestar atención! Cuando se propaga una onda mecánica, todas las partes del medio en el que se propaga la onda vibran con la misma frecuencia (ν), que es igual a la frecuencia de oscilación de la fuente de onda, por lo tanto el período

Las vibraciones (T) para todos los puntos del medio también son las mismas, porque

Pero la amplitud de las oscilaciones disminuye gradualmente con la distancia a la fuente de la onda.

Descubra la longitud y la velocidad de propagación de las ondas.

Piensa en la propagación de una onda a lo largo de una cuerda. Deje que el extremo de la cuerda realice una oscilación completa, es decir, el tiempo de propagación de la onda es igual a un período (t = T). Durante este tiempo, la onda se extendió a una cierta distancia λ (figura 17.8, a). Esta distancia se llama longitud de onda.

La longitud de onda λ es la distancia que recorre la onda en un tiempo igual al período T:

donde v es la velocidad de propagación de la onda. La unidad SI de longitud de onda es el metro:

Es fácil notar que los puntos de la cuerda, ubicados a una distancia de la misma longitud de onda entre sí, oscilan sincrónicamente; tienen la misma fase de oscilación (Fig. 17.8, b, c). Por ejemplo, los puntos A y B de una cuerda suben al mismo tiempo, alcanzan la cresta de una ola al mismo tiempo y luego simultáneamente comienzan a bajar, etc.

Arroz. 17.8. La longitud de onda es igual a la distancia que recorre la onda durante una oscilación (esta es también la distancia entre las dos crestas o dos valles más cercanos)

Usando la fórmula λ = vT, puedes determinar la velocidad de propagación

Obtenemos una fórmula para la relación entre la longitud, la frecuencia y la velocidad de propagación de las ondas: la fórmula de las ondas:

Si una onda pasa de un medio a otro, la velocidad de su propagación cambia, pero la frecuencia permanece sin cambios, ya que la frecuencia está determinada por la fuente de la onda. Así, según la fórmula v = λν, cuando una onda pasa de un medio a otro, la longitud de onda cambia.

Fórmula de onda

Aprender a resolver problemas

Tarea. Una onda transversal se propaga a lo largo de la cuerda con una rapidez de 3 m/s. En la figura. La figura 1 muestra la posición de la cuerda en algún momento y la dirección de propagación de la onda. Suponiendo que el lado de la celda mide 15 cm, determine:

1) amplitud, período, frecuencia y longitud de onda;

Análisis de problemas físicos, solución.

La onda es transversal, por lo que los puntos de la cuerda oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda (se desplazan hacia arriba y hacia abajo con respecto a ciertas posiciones de equilibrio).

1) De la Fig. 1 vemos que la desviación máxima de la posición de equilibrio (amplitud de la onda A) es igual a 2 celdas. Esto significa A = 2 15 cm = 30 cm.

La distancia entre la cresta y el valle es de 60 cm (4 celdas), respectivamente, la distancia entre las dos crestas más cercanas (longitud de onda) es el doble. Esto significa λ = 2 60 cm = 120 cm = 1,2 m.

Encontramos la frecuencia ν y el período T de la onda usando la fórmula de onda:

2) Para conocer la dirección de movimiento de los puntos del cordón, realizaremos una construcción adicional. Deje que la onda se mueva una pequeña distancia en un breve intervalo de tiempo Δt. Dado que la onda se desplaza hacia la derecha y su forma no cambia con el tiempo, las puntas de la cuerda tomarán la posición que se muestra en la Fig. 2 líneas de puntos.

La onda es transversal, es decir, los puntos de la cuerda se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. De la Fig. 2 vemos que el punto K después de un intervalo de tiempo Δt será menor que su posición inicial, por lo tanto, la velocidad de su movimiento se dirige hacia abajo; el punto B se moverá más alto, por lo tanto, su velocidad de movimiento está dirigida hacia arriba; El punto C se moverá hacia abajo, por lo tanto, su velocidad de movimiento se dirige hacia abajo.

Respuesta: A = 30 cm; T = 0,4 s; v = 2,5 Hz; λ = 1,2 m; K y C - abajo, B - arriba.

resumámoslo

La propagación de vibraciones en un medio elástico se llama onda mecánica. Una onda mecánica en la que partes del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda se llama transversal; una onda en la que partes del medio oscilan a lo largo de la dirección de propagación de la onda se llama longitudinal.

Una onda no se propaga en el espacio instantáneamente, sino a una determinada velocidad. Cuando una onda se propaga, se transfiere energía sin que se transfiera materia. La distancia a lo largo de la cual se propaga una onda en un tiempo igual a un período se llama longitud de onda; esta es la distancia entre los dos puntos más cercanos que oscilan sincrónicamente (tienen la misma fase de oscilación). La longitud λ, la frecuencia ν y la velocidad v de propagación de la onda están relacionadas mediante la fórmula de onda: v = λν.

Preguntas de seguridad

1. Defina una onda mecánica. 2. Describir el mecanismo de formación y propagación de una onda mecánica. 3. Nombra las principales propiedades del movimiento ondulatorio. 4. ¿Qué ondas se llaman longitudinales? ¿transverso? ¿En qué ambientes se propagan? 5. ¿Qué es la longitud de onda? ¿Cómo se define? 6. ¿Cómo se relacionan la longitud, la frecuencia y la velocidad de propagación de las ondas?

Ejercicio nº 17

1. Determine la longitud de cada onda en la Fig. 1.

2. En el océano, la longitud de onda alcanza los 270 m y su período es de 13,5 s. Determine la velocidad de propagación de dicha onda.

3. ¿Coinciden la velocidad de propagación de la onda y la velocidad de movimiento de los puntos del medio en el que se propaga la onda?

4. ¿Por qué una onda mecánica no se propaga en el vacío?

5. Como resultado de una explosión producida por los geólogos, una onda se propagó en la corteza terrestre a una velocidad de 4,5 km/s. Reflejada en las capas profundas de la Tierra, la onda se registró en la superficie terrestre 20 s después de la explosión. ¿A qué profundidad se encuentra una roca cuya densidad difiere marcadamente de la densidad de la corteza terrestre?

6. En la figura. La figura 2 muestra dos cuerdas a lo largo de las cuales se propaga una onda transversal. Cada cuerda muestra la dirección de vibración de uno de sus puntos. Determinar las direcciones de propagación de las ondas.

7. En la figura. La Figura 3 muestra la posición de dos cuerdas a lo largo de las cuales se propaga la onda, y se muestra la dirección de propagación de cada onda. Para cada caso a y b, determine: 1) amplitud, período, longitud de onda; 2) la dirección en la que se mueven los puntos A, B y C de la cuerda en un momento dado; 3) el número de oscilaciones que realiza cualquier punto de la cuerda en 30 s. Suponga que el lado de la celda mide 20 cm.

8. Un hombre parado en la orilla del mar determinó que la distancia entre las crestas de olas vecinas es de 15 m. Además, calculó que en 75 s 16 crestas de olas llegan a la orilla. Determine la velocidad de propagación de las ondas.

Este es material de libro de texto.

Conferencia – 14. Ondas mecánicas.

2. Onda mecánica.

3. Fuente de ondas mecánicas.

4. Fuente puntual de olas.

5. Onda transversal.

6. Onda longitudinal.

7. Frente de onda.

9. Ondas periódicas.

10. Onda armónica.

11. Longitud de onda.

12. Velocidad de propagación.

13. Dependencia de la velocidad de la onda de las propiedades del medio.

14. Principio de Huygens.

15. Reflexión y refracción de ondas.

16. Ley de reflexión de ondas.

17. La ley de la refracción de las ondas.

18. Ecuación de onda plana.

19. Energía e intensidad de las olas.

20. El principio de superposición.

21. Oscilaciones coherentes.

22. Ondas coherentes.

23. Interferencia de ondas. a) condición de interferencia máxima, b) condición de interferencia mínima.

24. Interferencia y ley de conservación de la energía.

25. Difracción de ondas.

26. Principio de Huygens-Fresnel.

27. Onda polarizada.

29. Volumen del sonido.

30. Tono del sonido.

31. Timbre del sonido.

32. Ultrasonido.

33. Infrasonido.

34. Efecto Doppler.

1.Ola - Este es el proceso de propagación de vibraciones de cualquier cantidad física en el espacio. Por ejemplo, las ondas sonoras en gases o líquidos representan la propagación de fluctuaciones de presión y densidad en estos medios. Una onda electromagnética es el proceso de propagación de oscilaciones en la fuerza de los campos magnéticos eléctricos en el espacio.

La energía y el impulso se pueden transferir en el espacio mediante transferencia de materia. Cualquier cuerpo en movimiento tiene energía cinética. Por tanto, transfiere energía cinética transportando materia. El mismo cuerpo, al calentarse y moverse en el espacio, transfiere energía térmica y transfiere materia.

Las partículas de un medio elástico están interconectadas. Perturbaciones, es decir las desviaciones de la posición de equilibrio de una partícula se transmiten a las partículas vecinas, es decir, la energía y el impulso se transfieren de una partícula a las partículas vecinas, mientras que cada partícula permanece cerca de su posición de equilibrio. Por tanto, la energía y el impulso se transfieren a lo largo de una cadena de una partícula a otra y no se produce ninguna transferencia de materia.

Entonces, el proceso ondulatorio es un proceso de transferencia de energía y momento en el espacio sin transferencia de materia.

2. Onda mecánica u onda elástica.– perturbación (oscilación) que se propaga en un medio elástico. El medio elástico en el que se propagan las ondas mecánicas es el aire, el agua, la madera, los metales y otras sustancias elásticas. Las ondas elásticas se llaman ondas sonoras.

3. Fuente de ondas mecánicas.- un cuerpo que realiza un movimiento oscilatorio mientras se encuentra en un medio elástico, por ejemplo, diapasones, cuerdas o cuerdas vocales que vibran.

4. Fuente de onda puntual – una fuente de onda cuyo tamaño puede despreciarse en comparación con la distancia que recorre la onda.

5. Onda transversal – Onda en la que las partículas del medio oscilan en una dirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las ondas en la superficie del agua son ondas transversales, porque Las vibraciones de las partículas de agua ocurren en una dirección perpendicular a la dirección de la superficie del agua y la onda se propaga a lo largo de la superficie del agua. Una onda transversal se propaga a lo largo de una cuerda, uno de cuyos extremos está fijo y el otro oscila en el plano vertical.

Una onda transversal sólo puede propagarse a lo largo de la interfaz entre diferentes medios.

6. Onda longitudinal – una onda en la que se producen oscilaciones en la dirección de propagación de la onda. Se produce una onda longitudinal en un resorte helicoidal largo si un extremo está sujeto a perturbaciones periódicas dirigidas a lo largo del resorte. Una onda elástica que corre a lo largo de un resorte representa una secuencia de propagación de compresión y extensión (Fig. 88).

Una onda longitudinal sólo puede propagarse dentro de un medio elástico, por ejemplo, en el aire, en el agua. EN sólidos y en los líquidos tanto las ondas transversales como las longitudinales pueden propagarse simultáneamente, porque un sólido y un líquido siempre están limitados por una superficie: la interfaz entre dos medios. Por ejemplo, si se golpea una varilla de acero en el extremo con un martillo, la deformación elástica comenzará a extenderse en ella. Una onda transversal correrá a lo largo de la superficie de la varilla y una onda longitudinal (compresión y rarefacción del medio) se propagará en su interior (Fig. 89).

7. Frente de onda (superficie de onda)– el lugar geométrico de los puntos que oscilan en las mismas fases. En la superficie de la onda, las fases de los puntos oscilantes en el momento considerado tienen el mismo valor. Si arrojas una piedra a un lago en calma, las ondas transversales en forma de círculo comenzarán a extenderse por la superficie del lago desde el lugar donde cayó, con el centro en el lugar donde cayó la piedra. En este ejemplo, el frente de onda es un círculo.

En una onda esférica, el frente de onda es una esfera. Estas ondas son generadas por fuentes puntuales.

A distancias muy grandes de la fuente, la curvatura del frente puede despreciarse y el frente de onda puede considerarse plano. En este caso, la onda se llama plana.

8. Viga – recta Línea normal a la superficie de la onda. En una onda esférica, los rayos se dirigen a lo largo de los radios de las esferas desde el centro, donde se encuentra la fuente de las ondas (Fig. 90).

En una onda plana, los rayos se dirigen perpendicularmente a la superficie frontal (Fig. 91).

9. Ondas periódicas. Cuando hablamos de ondas, nos referimos a una única perturbación que se propaga en el espacio.

Si la fuente de onda realiza oscilaciones continuas, entonces aparecen en el medio ondas elásticas que viajan una tras otra. Estas ondas se denominan periódicas.

10. onda armónica– una onda generada por oscilaciones armónicas. Si la fuente de onda hace vibraciones armónicas, luego genera ondas armónicas, ondas en las que las partículas vibran según una ley armónica.

11. Longitud de onda. Deje que una onda armónica se propague a lo largo del eje OX y se produzcan oscilaciones en la dirección del eje OY. Esta onda es transversal y puede representarse como una onda sinusoidal (Fig. 92).

Esta onda se puede obtener provocando vibraciones en el plano vertical del extremo libre del cordón.

La longitud de onda es la distancia entre dos puntos más cercanos. A y B, oscilando en las mismas fases (Fig. 92).

12. Velocidad de propagación de la onda – cantidad fisica numéricamente igual a la velocidad de propagación de las vibraciones en el espacio. De la Fig. 92 se deduce que el tiempo durante el cual la oscilación se propaga de un punto a otro A al punto EN, es decir. a distancia, la longitud de onda es igual al período de oscilación. Por tanto, la velocidad de propagación de la onda es igual a

13. Dependencia de la velocidad de propagación de las ondas de las propiedades del medio.. La frecuencia de las oscilaciones cuando ocurre una onda depende únicamente de las propiedades de la fuente de la onda y no depende de las propiedades del medio. La velocidad de propagación de las ondas depende de las propiedades del medio. Por tanto, la longitud de onda cambia al cruzar la interfaz entre dos medios diferentes. La velocidad de la onda depende de la conexión entre los átomos y las moléculas del medio. El vínculo entre átomos y moléculas en líquidos y sólidos es mucho más estrecho que en los gases. Por tanto, la velocidad de las ondas sonoras en líquidos y sólidos es mucho mayor que en los gases. En el aire la velocidad del sonido a condiciones normales igual a 340, en agua 1500 y en acero 6000.

Velocidad media movimiento térmico Las moléculas de los gases disminuyen al disminuir la temperatura y, como resultado, la velocidad de propagación de las ondas en los gases disminuye. En un medio más denso y, por tanto, más inerte, la velocidad de la onda es menor. Si el sonido viaja en el aire, su velocidad depende de la densidad del aire. Donde la densidad del aire es mayor, la velocidad del sonido es menor. Y viceversa, donde la densidad del aire es menor, la velocidad del sonido es mayor. Como resultado, cuando el sonido se propaga, el frente de onda se distorsiona. Sobre un pantano o sobre un lago, especialmente por la noche, la densidad del aire cerca de la superficie debido al vapor de agua es mayor que a cierta altura. Por tanto, la velocidad del sonido cerca de la superficie del agua es menor que a cierta altura. Como resultado, el frente de onda gira de tal manera que la parte superior del frente se inclina cada vez más hacia la superficie del lago. Resulta que la energía de una onda que viaja a lo largo de la superficie del lago y la energía de una onda que viaja en ángulo con respecto a la superficie del lago se suman. Por lo tanto, por la noche el sonido atraviesa bien el lago. Incluso se puede escuchar una conversación tranquila en la orilla opuesta.

14. principio de huygens– cada punto de la superficie que ha alcanzado la onda en un momento dado es fuente de ondas secundarias. Dibujando la superficie tangente a los frentes de todas las ondas secundarias, obtenemos el frente de onda en el siguiente momento.

Consideremos, por ejemplo, una onda que se propaga a lo largo de la superficie del agua desde un punto ACERCA DE(Fig.93) Dejar en el momento del tiempo. t el frente tenía la forma de un círculo de radio R centrado en un punto ACERCA DE. En el siguiente momento, cada onda secundaria tendrá un frente en forma de círculo de radio, donde V– velocidad de propagación de las ondas. Dibujando una superficie tangente a los frentes de ondas secundarias, obtenemos el frente de onda en el momento del tiempo (Fig.93)

Si una onda se propaga en un medio continuo, entonces el frente de onda es una esfera.

15. Reflexión y refracción de ondas. Cuando una onda incide en la interfaz entre dos medios diferentes, cada punto de esta superficie, según el principio de Huygens, se convierte en una fuente de ondas secundarias que se propagan a ambos lados de la superficie. Por tanto, al cruzar la interfaz entre dos medios, la onda se refleja parcialmente y atraviesa parcialmente esta superficie. Porque Como los medios son diferentes, la velocidad de las ondas en ellos es diferente. Por tanto, al cruzar la interfaz entre dos medios, la dirección de propagación de la onda cambia, es decir Se produce la refracción de las ondas. Consideremos, sobre la base del principio de Huygens, el proceso y las leyes de reflexión y refracción.

16. Ley de la reflexión de las ondas. Deje que una onda plana caiga sobre una interfaz plana entre dos medios diferentes. Seleccionemos el área entre los dos rayos y (Fig.94)

Ángulo de incidencia: el ángulo entre el haz incidente y la perpendicular a la interfaz en el punto de incidencia.

El ángulo de reflexión es el ángulo entre el rayo reflejado y la perpendicular a la interfaz en el punto de incidencia.

En el momento en que el haz llegue a la interfaz en el punto , este punto se convertirá en una fuente de ondas secundarias. El frente de onda en este momento está marcado por un segmento de línea recta. C.A.(Figura 94). En consecuencia, en este momento el haz todavía tiene que recorrer el camino hasta la interfaz. nordeste. Deja que el rayo recorra este camino en el tiempo. Los rayos incidente y reflejado se propagan en un lado de la interfaz, por lo que sus velocidades son iguales e iguales. v. Entonces .

Durante el tiempo que la onda secundaria desde el punto A seguirá el camino. Por eso . Triángulos Rectángulos y son iguales, porque - hipotenusa común y catetos. De la igualdad de triángulos se sigue la igualdad de ángulos. . Pero también, es decir .

Ahora formulemos la ley de la reflexión de las ondas: haz incidente, haz reflejado , perpendiculares a la interfaz entre dos medios, restablecidos en el punto de incidencia, se encuentran en el mismo plano; ángulo de incidencia igual al ángulo reflexiones.

17. Ley de refracción de ondas. Deje que una onda plana pase a través de una interfaz plana entre dos medios. Además el ángulo de incidencia es diferente de cero (Fig. 95).

Ángulo de refracción: el ángulo entre el rayo refractado y la perpendicular a la interfaz, restablecido en el punto de incidencia.

Denotemos también la velocidad de propagación de las ondas en los medios 1 y 2. En el momento en que el haz alcanza la interfaz en el punto A, este punto se convertirá en una fuente de ondas que se propagan en el segundo medio: un rayo, y el rayo aún tiene que viajar hasta la superficie de la superficie. Sea el tiempo que tarda el rayo en viajar. NORDESTE, Entonces . Durante el mismo tiempo, en el segundo medio el rayo recorrerá el camino. Porque , entonces y .

Los triángulos y rectángulos con una hipotenusa común, y =, son como ángulos con lados mutuamente perpendiculares. Para los ángulos escribimos las siguientes igualdades.

Considerando que obtenemos

Ahora formulemos la ley de refracción de ondas: El rayo incidente, el rayo refractado y la perpendicular a la interfaz entre los dos medios, restablecida en el punto de incidencia, se encuentran en el mismo plano; la relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es un valor constante para dos medios dados y se llama índice de refracción relativo para dos medios dados.

18. Ecuación de onda plana. Partículas del medio ubicadas a distancia. S desde la fuente de las ondas comienzan a oscilar solo cuando la onda lo alcanza. Si V es la velocidad de propagación de la onda, entonces las oscilaciones comenzarán con un retraso de tiempo

Si la fuente de ondas oscila según una ley armónica, entonces para una partícula ubicada a una distancia S desde la fuente, escribimos la ley de oscilaciones en la forma

Ingresemos el valor , llamado número de onda. Muestra cuántas longitudes de onda caben a una distancia igual a unidades de longitud. Ahora la ley de oscilaciones de una partícula de un medio ubicada a una distancia. S desde la fuente escribiremos en el formulario

Esta ecuación determina el desplazamiento de un punto oscilante en función del tiempo y la distancia desde la fuente de onda y se denomina ecuación de onda plana.

19. Energía e intensidad de las olas.. Cada partícula a la que llega la onda vibra y por tanto tiene energía. Dejemos que una onda con amplitud se propague en un cierto volumen de un medio elástico. A y frecuencia cíclica. Esto significa que la energía de vibración promedio en este volumen es igual a

Dónde metro – Masa del volumen asignado del medio.

Densidad media La energía (promedio sobre el volumen) es la energía de las olas por unidad de volumen del medio.

, donde es la densidad del medio.

Intensidad de las olas– una cantidad física numéricamente igual a la energía que transfiere una onda por unidad de tiempo a través de una unidad de área de un plano perpendicular a la dirección de propagación de la onda (a través de una unidad de área del frente de onda), es decir

La potencia promedio de las olas es la energía total promedio transferida por la ola por unidad de tiempo a través de una superficie con área S. Obtenemos la potencia media de las olas multiplicando la intensidad de las olas por el área S

20.El principio de superposición (superposición). Si en un medio elástico se propagan ondas de dos o más fuentes, entonces, como muestran las observaciones, las ondas se atraviesan entre sí sin afectarse en absoluto. En otras palabras, las ondas no interactúan entre sí. Esto se explica por el hecho de que dentro de los límites de la deformación elástica, la compresión y la tensión en una dirección no afectan de ninguna manera las propiedades elásticas en otras direcciones.

Así, cada punto del medio donde llegan dos o más ondas participa en las oscilaciones provocadas por cada onda. En este caso, el desplazamiento resultante de una partícula del medio en cualquier momento es igual a la suma geométrica de los desplazamientos provocados por cada uno de los procesos oscilatorios resultantes. Ésta es la esencia del principio de superposición o superposición de vibraciones.

El resultado de la suma de oscilaciones depende de la amplitud, frecuencia y diferencia de fase de los procesos oscilatorios resultantes.

21. Oscilaciones coherentes – oscilaciones con la misma frecuencia y diferencia de fase constante en el tiempo.

22.ondas coherentes– ondas de la misma frecuencia o de la misma longitud de onda, cuya diferencia de fase en un punto determinado del espacio permanece constante en el tiempo.

23.Interferencia de ondas– el fenómeno de un aumento o disminución de la amplitud de la onda resultante cuando se superponen dos o más ondas coherentes.

A) . Condiciones máximas de interferencia. Supongamos que ondas de dos fuentes coherentes se encuentren en un punto A(Figura 96).

Desplazamientos de partículas medianas en un punto. A, causada por cada onda por separado, la escribiremos según la ecuación de onda en la forma

donde y , , - amplitud y fase de las oscilaciones causadas por ondas en un punto A, y son las distancias del punto, - la diferencia entre estas distancias o la diferencia en el curso de las olas.

Debido a la diferencia en el curso de las olas, la segunda ola se retrasa respecto a la primera. Esto significa que la fase de oscilaciones de la primera onda está por delante de la fase de oscilaciones de la segunda onda, es decir . Su diferencia de fase permanece constante en el tiempo.

Para llegar al punto A Las partículas oscilan con máxima amplitud, las crestas de ambas ondas o sus valles deben alcanzar el punto A simultáneamente en las mismas fases o con una diferencia de fase igual a , donde norte – un número entero, y - es el período de las funciones seno y coseno,

Por lo tanto, aquí escribimos la condición del máximo de interferencia en la forma

¿Dónde hay un número entero?

Entonces, cuando se superponen ondas coherentes, la amplitud de la oscilación resultante es máxima si la diferencia en las trayectorias de las ondas es igual a un número entero de longitudes de onda.

b) Condición mínima de interferencia. Amplitud de la oscilación resultante en un punto. A es mínimo si la cresta y el valle de dos ondas coherentes llegan simultáneamente a este punto. Esto significa que a este punto llegarán cien ondas en antifase, es decir su diferencia de fase es igual o , donde es un número entero.

Obtenemos la condición para el mínimo de interferencia realizando transformaciones algebraicas:

Por tanto, la amplitud de las oscilaciones cuando se superponen dos ondas coherentes es mínima si la diferencia en las trayectorias de las ondas es igual a un número impar de medias ondas.

24. Interferencia y ley de conservación de la energía. Cuando las ondas interfieren en lugares de mínimos de interferencia, la energía de las oscilaciones resultantes es menor que la energía de las ondas que interfieren. Pero en los lugares de máximos de interferencia, la energía de las oscilaciones resultantes excede la suma de las energías de las ondas perturbadoras en la medida en que la energía en los lugares de mínimos de interferencia ha disminuido.

Cuando las ondas interfieren, la energía de oscilación se redistribuye en el espacio, pero se observa estrictamente la ley de conservación.

25.Difracción de ondas– el fenómeno de una onda que se curva alrededor de un obstáculo, es decir desviación de la propagación de ondas en línea recta.

La difracción es especialmente notable cuando el tamaño del obstáculo es menor que la longitud de onda o comparable a ella. Sea una pantalla con un agujero en la trayectoria de propagación de una onda plana, cuyo diámetro es comparable a la longitud de onda (Fig. 97).

Según el principio de Huygens, cada punto del agujero se convierte en una fuente de las mismas ondas. El tamaño del agujero es tan pequeño que todas las fuentes de ondas secundarias están ubicadas tan cerca unas de otras que pueden considerarse un solo punto, una fuente de ondas secundarias.

Si en el camino de la onda se interpone un obstáculo cuyo tamaño es comparable a la longitud de onda, entonces los bordes, según el principio de Huygens, se convierten en una fuente de ondas secundarias. Pero el tamaño de la obstrucción es tan pequeño que sus bordes pueden considerarse coincidentes, es decir, el obstáculo en sí es una fuente puntual de ondas secundarias (Fig. 97).

El fenómeno de la difracción se observa fácilmente cuando las ondas se propagan sobre la superficie del agua. Cuando la onda alcanza una varilla delgada e inmóvil, ésta se convierte en la fuente de las ondas (Fig. 99).

25. Principio de Huygens-Fresnel. Si las dimensiones del agujero exceden significativamente la longitud de onda, entonces la onda, que pasa a través del agujero, se propaga en línea recta (Fig. 100).

Si el tamaño del obstáculo excede significativamente la longitud de onda, se forma una zona de sombra detrás del obstáculo (Fig. 101). Estos experimentos contradicen el principio de Huygens. El físico francés Fresnel complementó el principio de Huygens con la idea de la coherencia de las ondas secundarias. Cada punto al que llega una onda se convierte en fuente de las mismas ondas, es decir ondas coherentes secundarias. Por lo tanto, las ondas están ausentes sólo en aquellos lugares en los que se cumplen las condiciones para un mínimo de interferencia para las ondas secundarias.

26. onda polarizada– una onda transversal en la que todas las partículas oscilan en el mismo plano. Si el extremo libre de la cuerda oscila en un plano, entonces una onda polarizada en el plano se propaga a lo largo de la cuerda. Si el extremo libre de la cuerda oscila en diferentes direcciones, entonces la onda que se propaga a lo largo de la cuerda no está polarizada. Si se coloca un obstáculo en forma de una rendija estrecha en el camino de una onda no polarizada, luego de pasar a través de la rendija la onda se polariza, porque el espacio permite que las vibraciones del cable pasen a lo largo de él.

Si se coloca una segunda rendija en el camino de una onda polarizada paralela a la primera, entonces la onda pasará libremente a través de ella (Fig. 102).

Si la segunda rendija se coloca en ángulo recto con la primera, entonces la propagación del buey se detendrá. Un dispositivo que selecciona las vibraciones que ocurren en un plano específico se llama polarizador (primera rendija). El dispositivo que determina el plano de polarización se llama analizador.

27.Sonido - Este es el proceso de propagación de la compresión y rarefacción en un medio elástico, por ejemplo, en gas, líquido o metales. La propagación de compresiones y rarefacción se produce como resultado de colisiones de moléculas.

28. Volumen de sonidoÉsta es la fuerza de una onda sonora en el tímpano del oído humano, causada por la presión del sonido.

Presión sonora – Este presión extra, que ocurre en un gas o líquido durante la propagación de una onda sonora. La presión del sonido depende de la amplitud de vibración de la fuente de sonido. Si hacemos sonar un diapasón con un ligero golpe, obtenemos el mismo volumen. Pero, si el diapasón se golpea con más fuerza, la amplitud de sus vibraciones aumentará y sonará más fuerte. Por tanto, el volumen del sonido está determinado por la amplitud de la vibración de la fuente de sonido, es decir, amplitud de las fluctuaciones de la presión sonora.

29. Tono de sonido determinado por la frecuencia de las oscilaciones. Cuanto mayor sea la frecuencia del sonido, mayor será el tono.

Las vibraciones sonoras que se producen según la ley armónica se perciben como un tono musical. Por lo general, el sonido es un sonido complejo, que es una colección de vibraciones con frecuencias similares.

El tono fundamental de un sonido complejo es el tono correspondiente a la frecuencia más baja del conjunto de frecuencias de un sonido determinado. Los tonos correspondientes a las otras frecuencias de un sonido complejo se denominan armónicos.

30. timbre sonoro. Los sonidos con el mismo tono fundamental difieren en el timbre, que está determinado por un conjunto de armónicos.

Cada persona tiene su propio timbre único. Por lo tanto, siempre podemos distinguir la voz de una persona de la voz de otra, incluso cuando sus tonos fundamentales sean los mismos.

31.Ultrasonido. El oído humano percibe sonidos cuyas frecuencias oscilan entre 20 Hz y 20.000 Hz.

Los sonidos con frecuencias superiores a 20.000 Hz se denominan ultrasonidos. Los ultrasonidos viajan en forma de haces estrechos y se utilizan en sonares y en la detección de defectos. El ultrasonido se puede utilizar para determinar la profundidad del fondo marino y detectar defectos en varias partes.

Por ejemplo, si el riel no tiene grietas, entonces el ultrasonido emitido desde un extremo del riel, reflejado desde el otro extremo, dará solo un eco. Si hay grietas, los ultrasonidos se reflejarán en las grietas y los instrumentos registrarán varios ecos. El ultrasonido se utiliza para detectar submarinos y bancos de peces. Murciélago Navega en el espacio mediante ultrasonido.

32. Infrasonido– sonido con una frecuencia inferior a 20 Hz. Estos sonidos son percibidos por algunos animales. Su origen suele ser las vibraciones de la corteza terrestre durante los terremotos.

33. efecto doppler es la dependencia de la frecuencia de la onda percibida del movimiento de la fuente o receptor de las ondas.

Dejemos que un barco descanse sobre la superficie de un lago y dejemos que las olas golpeen contra su costado con cierta frecuencia. Si el barco comienza a moverse en contra de la dirección de propagación de las olas, entonces aumentará la frecuencia de las olas que golpean el costado del barco. Además, cuanto mayor es la velocidad del barco, mayor es la frecuencia de las olas que golpean el costado. Por el contrario, cuando el barco se mueve en la dirección de propagación de las olas, la frecuencia de los impactos será menor. Este razonamiento se puede entender fácilmente en la Fig. 103.

Cuanto mayor es la velocidad del tráfico que viene en sentido contrario, menos tiempo se dedica a cubrir la distancia entre las dos crestas más cercanas, es decir, cuanto más corto es el período de la ola y mayor es su frecuencia en relación con el barco.

Si el observador está inmóvil, pero la fuente de las ondas se está moviendo, entonces la frecuencia de la onda percibida por el observador depende del movimiento de la fuente.

Dejemos que una garza camine a través de un lago poco profundo hacia el observador. Cada vez que pone el pie en el agua, las olas se extienden en círculos desde este lugar. Y cada vez la distancia entre la primera y la última ola disminuye, es decir. encaja a una distancia más corta numero mayor crestas y valles. Por lo tanto, para un observador estacionario en la dirección hacia la que camina la garza, la frecuencia aumenta. Y viceversa, para un observador estacionario ubicado en un punto diametralmente opuesto a una distancia mayor, existe el mismo número de crestas y valles. Por tanto, para este observador la frecuencia disminuye (Fig. 104).

§ 1.7. Ondas mecánicas

Las oscilaciones de una sustancia o campo que se propaga en el espacio se llaman ondas. Las vibraciones de la materia generan ondas elásticas (un caso especial es el sonido).

onda mecanica Es la propagación de vibraciones de partículas en un medio a lo largo del tiempo.

Las ondas se propagan en un medio continuo debido a las interacciones entre partículas. Si alguna partícula entra en movimiento oscilatorio, entonces, debido al acoplamiento elástico, este movimiento se transmite a las partículas vecinas y la onda se propaga. En este caso, las partículas oscilantes en sí mismas no se mueven junto con la onda, sino dudar cerca de su posiciones de equilibrio.

Ondas longitudinales– son ondas en las que la dirección de oscilación de las partículas x coincide con la dirección de propagación de la onda . Las ondas longitudinales se propagan en gases, líquidos y sólidos.

PAG
ondas operísticas– son ondas en las que la dirección de vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación de la onda . Las ondas transversales se propagan sólo en medios sólidos.

Las ondas tienen una doble periodicidad: en el tiempo y el espacio. La periodicidad en el tiempo significa que cada partícula del medio oscila alrededor de su posición de equilibrio, y este movimiento se repite con un período de oscilación T. La periodicidad en el espacio significa que el movimiento oscilatorio de las partículas del medio se repite a ciertas distancias entre ellas.

La periodicidad del proceso ondulatorio en el espacio se caracteriza por una cantidad llamada longitud de onda y denotada .

La longitud de onda es la distancia que una onda se propaga en un medio durante un período de oscilación de una partícula. .

Desde aquí
, Dónde - período de oscilaciones de partículas, - frecuencia de oscilación, - la velocidad de propagación de las ondas, dependiendo de las propiedades del medio.

A ¿Cómo escribir la ecuación de onda? Deje que un trozo de cuerda ubicado en el punto O (fuente de onda) oscile según la ley del coseno.

Sea un cierto punto B ubicado a una distancia x de la fuente (punto O). una onda que se propaga con velocidad v tarda un tiempo en alcanzarla
. Esto significa que en el punto B las oscilaciones comenzarán más tarde por
. Eso es. Después de sustituir la expresión por
y una serie de transformaciones matemáticas, obtenemos

,
. Introduzcamos la notación:
. Entonces. Debido a la arbitrariedad de la elección del punto B, esta ecuación será la ecuación de onda plana deseada
.

La expresión bajo el signo del coseno se llama fase de onda.
.

mi Si dos puntos están a diferentes distancias de la fuente de la onda, entonces sus fases serán diferentes. Por ejemplo, las fases de los puntos B y C ubicados a distancias Y de la fuente de onda será respectivamente igual

La diferencia en las fases de las oscilaciones que ocurren en el punto B y en el punto C se denotará por
y sera igual

En tales casos, dicen que hay un cambio de fase Δφ entre las oscilaciones que ocurren en los puntos B y C. Se dice que las oscilaciones en los puntos B y C ocurren en fase si
. Si
, entonces las oscilaciones en los puntos B y C ocurren en antifase. En todos los demás casos, simplemente se produce un cambio de fase.

El concepto de “longitud de onda” se puede definir de diferentes maneras:

Por lo tanto k se llama número de onda.

Introducimos la notación.
y demostró que
. Entonces

La longitud de onda es el camino recorrido por una onda durante un período de oscilación.

Definamos dos conceptos importantes en la teoría ondulatoria.

superficie de onda es el lugar geométrico de los puntos del medio que oscilan en la misma fase. La superficie de la onda se puede trazar a través de cualquier punto del medio, por lo tanto hay un número infinito de ellas.

Las superficies ondulatorias pueden tener cualquier forma, y en el caso más simple son un conjunto de planos (si la fuente de las ondas es un plano infinito), paralelos entre sí, o un conjunto de esferas concéntricas (si la fuente de las ondas es un plano infinito) es un punto).

Frente de onda(frente de onda) – la ubicación geométrica de los puntos a los que llegan las oscilaciones en el momento del tiempo . El frente de onda separa la parte del espacio involucrada en el proceso ondulatorio de la región donde aún no se han producido oscilaciones. Por tanto, el frente de onda es una de las superficies de onda. Separa dos regiones: 1 – que la onda alcanzó en el momento t, 2 – no llegó.

Solo hay un frente de onda en cada momento del tiempo y se mueve todo el tiempo, mientras que las superficies de las ondas permanecen inmóviles (pasan por las posiciones de equilibrio de las partículas que oscilan en la misma fase).

onda plana es una onda en la que las superficies de la onda (y el frente de onda) son planos paralelos.

onda esférica es una onda cuyas superficies de onda son esferas concéntricas. Ecuación de onda esférica:
.

Cada punto del medio, alcanzado por dos o más ondas, participará en las oscilaciones provocadas por cada onda por separado. ¿Cuál será la fluctuación resultante? Esto depende de una serie de factores, en particular de las propiedades del medio ambiente. Si las propiedades del medio no cambian debido al proceso de propagación de las ondas, entonces el medio se llama lineal. La experiencia demuestra que en un medio lineal las ondas se propagan independientemente unas de otras. Consideraremos ondas sólo en medios lineales. ¿Cuál será la oscilación del punto alcanzado por dos ondas al mismo tiempo? Para responder a esta pregunta, es necesario entender cómo encontrar la amplitud y fase de la oscilación provocada por esta doble influencia. Para determinar la amplitud y fase de la oscilación resultante, es necesario encontrar los desplazamientos provocados por cada onda y luego sumarlos. ¿Cómo? ¡Geométricamente!

El principio de superposición (superposición) de ondas: cuando varias ondas se propagan en un medio lineal, cada una de ellas se propaga como si otras ondas estuvieran ausentes, y el desplazamiento resultante de una partícula del medio en cualquier momento es igual a la suma geométrica de los desplazamientos que reciben las partículas al participar en cada uno de los componentes de los procesos ondulatorios.

Un concepto importante de la teoría ondulatoria es el concepto coherencia: ocurrencia coordinada en el tiempo y el espacio de varios procesos oscilatorios u ondulatorios.. Si la diferencia de fase de las ondas que llegan al punto de observación no depende del tiempo, entonces dichas ondas se denominan coherente. Evidentemente, sólo las ondas que tienen la misma frecuencia pueden ser coherentes.

R Consideremos cuál será el resultado de la suma de dos ondas coherentes que lleguen a un determinado punto del espacio (punto de observación) B. Para simplificar los cálculos matemáticos, asumiremos que las ondas emitidas por las fuentes S 1 y S 2 tienen la misma amplitud y las fases iniciales son iguales a cero. En el punto de observación (en el punto B), las ondas provenientes de las fuentes S 1 y S 2 provocarán vibraciones de las partículas del medio:
Y
. Encontramos la oscilación resultante en el punto B como una suma.

Normalmente, la amplitud y la fase de la oscilación resultante que ocurre en el punto de observación se encuentran utilizando el método del diagrama vectorial, representando cada oscilación como un vector que gira con una velocidad angular ω. La longitud del vector es igual a la amplitud de la oscilación. Inicialmente, este vector forma un ángulo con la dirección seleccionada igual a la fase inicial de oscilaciones. Entonces la amplitud de la oscilación resultante está determinada por la fórmula.

Para nuestro caso de sumar dos oscilaciones con amplitudes
,
y fases
,

En consecuencia, la amplitud de las oscilaciones que ocurren en el punto B depende de la diferencia de trayectorias.
atravesado por cada onda por separado desde la fuente hasta el punto de observación (
– diferencia en la trayectoria de las olas que llegan al punto de observación). Se pueden observar mínimos o máximos de interferencia en aquellos puntos para los cuales
. Y esta es la ecuación de una hipérbola con focos en los puntos S 1 y S 2.

En aquellos puntos del espacio para los cuales
, la amplitud de las oscilaciones resultantes será máxima e igual a
. Porque
, entonces la amplitud de las oscilaciones será máxima en aquellos puntos para los cuales.

en aquellos puntos del espacio para los cuales
, la amplitud de las oscilaciones resultantes será mínima e igual a
.la amplitud de las oscilaciones será mínima en aquellos puntos en los que .

El fenómeno de redistribución de energía resultante de la adición de un número finito de ondas coherentes se llama interferencia.

El fenómeno de las ondas que se curvan alrededor de los obstáculos se llama difracción.

A veces, se denomina difracción a cualquier desviación de la propagación de ondas cerca de obstáculos de las leyes de la óptica geométrica (si el tamaño de los obstáculos es proporcional a la longitud de onda).

B
Gracias a la difracción, las ondas pueden caer en la zona de una sombra geométrica, rodear obstáculos, penetrar a través de pequeños agujeros en las pantallas, etc. ¿Cómo explicar la entrada de ondas en la región de una sombra geométrica? El fenómeno de la difracción se puede explicar utilizando el principio de Huygens: cada punto al que llega una onda es una fuente de ondas secundarias (en un medio esférico homogéneo), y la envoltura de estas ondas determina la posición del frente de onda en el momento siguiente. a tiempo.

Insertar desde la interferencia de la luz para ver qué podría ser útil.

Ola Llamado proceso de propagación de vibraciones en el espacio.

superficie de onda- esta es la ubicación geométrica de los puntos en los que ocurren las oscilaciones en la misma fase.

Frente de onda es el lugar geométrico de los puntos a los que la onda llega en un determinado momento en el tiempo t. El frente de onda separa la parte del espacio involucrada en el proceso ondulatorio de la zona donde aún no se han producido oscilaciones.

Para una fuente puntual, el frente de onda es una superficie esférica centrada en la ubicación de la fuente S. 1, 2, 3 - superficies onduladas; 1 - frente de onda. Ecuación de una onda esférica que se propaga a lo largo de un rayo que emana de una fuente: . Aquí - velocidad de propagación de las ondas, - longitud de onda; A- amplitud de oscilaciones; - frecuencia circular (cíclica) de oscilaciones; - desplazamiento desde la posición de equilibrio de un punto ubicado a una distancia de una fuente puntual en el tiempo t.

onda plana es una onda con un frente de onda plano. Ecuación de una onda plana que se propaga a lo largo de la dirección del eje positivo y:
, Dónde incógnita- desplazamiento desde la posición de equilibrio de un punto ubicado a una distancia y de la fuente en el momento t.

Mecánicoola en física, es el fenómeno de la propagación de perturbaciones, acompañada de la transferencia de energía de un cuerpo oscilante de un punto a otro sin transportar materia, en algún medio elástico.

Un medio en el que existe interacción elástica entre moléculas (líquido, gaseoso o sólido) - requisito previo para la aparición de perturbaciones mecánicas. Sólo son posibles cuando las moléculas de una sustancia chocan entre sí, transfiriendo energía. Un ejemplo de tales perturbaciones es el sonido (onda acústica). El sonido puede viajar en el aire, el agua o un sólido, pero no en el vacío.

Para crear una onda mecánica, se requiere cierta energía inicial, que sacará al medio de su posición de equilibrio. Esta energía luego será transmitida por la onda. Por ejemplo, una piedra arrojada a una pequeña cantidad de agua crea una ola en la superficie. Un fuerte grito crea una onda acústica.

Principales tipos de ondas mecánicas:

Sonido;
En la superficie del agua;
Terremotos;
Ondas sísmicas.

Las ondas mecánicas tienen picos y valles como todo lo demás. movimientos oscilatorios. Sus principales características son:

Frecuencia. Este es el número de vibraciones que ocurren por segundo. Unidades SI: [ν] = [Hz] = [s -1 ].
Longitud de onda. La distancia entre picos o valles adyacentes. [λ] = [m].
Amplitud. La mayor desviación de un punto en el medio desde la posición de equilibrio. [X máx] = [m].
Velocidad. Esta es la distancia que recorre una onda en un segundo. [V] = [m/s].

Longitud de onda

La longitud de onda es la distancia entre puntos más cercanos entre sí que oscilan en las mismas fases.

Las ondas se propagan en el espacio. La dirección de su propagación se llama haz y está designado por una línea perpendicular a la superficie de la onda. Y su velocidad se calcula mediante la fórmula:

El límite de la superficie de la onda, que separa la parte del medio en la que ya se están produciendo oscilaciones, de la parte del medio en la que las oscilaciones aún no han comenzado. olafrente.

Ondas longitudinales y transversales.

Una manera de clasificar tipo mecanico ondas es determinar la dirección del movimiento de las partículas individuales del medio en la onda en relación con la dirección de su propagación.

Dependiendo de la dirección del movimiento de las partículas en las ondas, existen:

Transversoondas. Las partículas del medio en este tipo de onda vibran en ángulo recto con respecto al haz de onda. Las ondas de un estanque o las cuerdas vibrantes de una guitarra pueden ayudar a representar ondas transversales. Este tipo de vibración no puede propagarse en un medio líquido o gaseoso, porque las partículas de estos medios se mueven caóticamente y es imposible organizar su movimiento perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Las ondas transversales se mueven mucho más lentamente que las longitudinales.
Longitudinalondas. Las partículas del medio oscilan en la misma dirección en la que se propaga la onda. Algunas ondas de este tipo se denominan ondas de compresión o de compresión. Las oscilaciones longitudinales de un resorte (compresión y extensión periódicas) proporcionan una buena visualización de tales ondas. Las ondas longitudinales son las ondas mecánicas más rápidas. Las ondas sonoras en el aire, los tsunamis y los ultrasonidos son longitudinales. Estos incluyen cierto tipo Ondas sísmicas que se propagan bajo tierra y en el agua.