I medio - Física

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Fundación El Camino
Colegio San Lucas
Asignatura Física
Profesor Bastián Vargas
GUÍA DE AUTOAPRENDIZAJE 
	NOMBRE
	APELLIDO PATERNO
	APELLIDO MATERNO
	 
	 
	 
	ASIGNATURA
	Física
	CURSO
	I° medio
	
	
	LETRA
	A-B
	PROFESOR(A)
	Bastián Vargas
	FECHA
	18-03-2020
	INDICADOR DE EVALUACIÓN
	Identifican los principales parámetros cuantitativos y cualitativos que caracterizan una onda, como amplitud, periodo, frecuencia, longitud de onda, y rapidez.
	INSTRUCCIONES
	Esta guía consta de contenidos sobre las ondas, ejemplos y preguntas para que usted pueda practicar y poner a prueba sus conocimientos. Lea atentamente la guía completa, subraye y resuelva sus dudas, tanto del léxico como del área matemática antes de seguir avanzando y luego resuelva las preguntas y ejercicios que se les proponen.
LAS ONDAS
Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío y transmite energía, pero no materia. 
En el sonido, un cuerpo al vibrar imprime un movimiento de vaivén (oscilación) a las moléculas de aire que lo rodean, haciendo que la presión del aire se eleve y descienda alternativamente. Estos cambios de presión se trasmiten por colisión entre las moléculas de aire y la onda sonora es capaz de desplazarse hasta nuestros oídos. Las partes de la onda en que la presión aumenta (las moléculas se juntan) se llaman compresiones y aquellas en que la presión disminuye (las moléculas se alejan) se llaman enrarecimientos.
PARÁMETROS DE LAS ONDAS
Amplitud (): Es la máxima elongación o separación de la onda o vibración desde su punto de equilibrio. Se mide en metros, centímetros, kilómetros, etc.
Elongación: Es la distancia entre cualquier punto de onda y su posición de equilibrio. Se mide en metros, centímetros, kilómetros, etc.
Cresta o Monte: Es el punto más alto de una onda.
Valle: Es el punto más bajo de una onda.
Periodo (): Es el tiempo que se demora la onda en dar una oscilación completa, o completar un ciclo o vuelta. Se mide en segundos, minutos, horas, etc. Matemáticamente se escribe como la ecuación (1):
Frecuencia (): Es el número de vueltas u oscilaciones producidas por segundo. La frecuencia se indica con la letra minúscula. Se mide en Hertz (). Coincide con el número de oscilaciones por segundo que realiza un punto al ser alcanzado por las ondas. Matemáticamente se escribe como la ecuación (2):
Podemos apreciar entonces que la frecuencia () es el inverso del periodo () de la onda, por lo tanto, tendremos las ecuaciones (3) y (4):
Ejemplo: En la onda presente desde el punto A al punto B demora 15 segundos (s). Calcule el periodo y la frecuencia.
B
A
15 s
Primero debemos ver cuantas vueltas realiza esta onda, para ello marcaremos en la misma onda, el punto de partida y cuantas veces vuelve al punto de partida pasando por un monte y por un valle.
B
A
Al partir en el punto A la onda sube realiza un monte, luego baja pasa por el punto de equilibrio realiza un valle y vuelve a llegar al punto de equilibrio completando una vuelta. Con las líneas naranjas se han marcado las vueltas que realizó, y podemos ver que el número de vueltas son 3. Entonces si sabemos que demoro 15 s en dar 3 vueltas, en cada vuelta demoró 5 s, por lo tanto, el periodo de la onda es 5 s, el cual también se puede calcular como:
La frecuencia como vimos en las ecuaciones podría calcularse con:
Con cualquiera de las formas nos debe dar lo mismo:
O bien,
Longitud de onda (): Es la distancia entre dos máximos o compresiones consecutivos de la onda. En las ondas transversales la longitud de onda corresponde a la distancia entre dos montes o valles, y en las ondas longitudinales a la distancia entre dos compresiones contiguas. También podemos decir que es la distancia que ocupa una onda completa, se indica con la letra griega lambda () y se mide en metros, centímetros, kilómetros, etc. Matemáticamente se puede calcular como la distancia (d) dividida en el número de vueltas, esto se expresa en la ecuación (5):
Ejemplo: En la imagen se ve una onda que va desde el punto A al B, recorriendo una distancia de 60 metros (m). Identifique la cantidad de vueltas y la longitud de onda.
B
A
60 m
La longitud de onda corresponde a la distancia que recorre una onda cada vez que da una vuelta completa, por ende, debemos ver cuantas vueltas realiza esta onda, para ello marcaremos en la misma onda, el punto de partida y cuantas veces vuelve al punto de partida pasando por un monte y por un valle.
B
A
Al partir en el punto A la onda sube realiza un monte, luego baja pasa por el punto de equilibrio realiza un valle y vuelve a llegar al punto de equilibrio completando una vuelta. Con las líneas naranjas se han marcado las vueltas que realizó, y podemos ver que el número de vueltas son 3. Entonces si desde el punto A al B hay 60 m, y eso lo realiza en 3 vueltas, cada vuelta mide 20 m, por lo tanto, si 20 m corresponde a la distancia que recorre la onda en una vuelta esa será la medida de la Longitud de onda ().
Rapidez de la onda: Es la relación que existe entre un espacio recorrido igual a una longitud de onda y el tiempo empleado en recorrerlo. Se indica con la letra y es igual al producto de la frecuencia () por la longitud de onda ().
Por lo tanto, matemáticamente hablando, obtenemos la ecuación (6):
Como es el inverso de , también podemos escribirla como la ecuación (7):
Ejemplo: En la imagen se ve una onda que va desde el punto A al B, recorriendo una distancia de 60 metros (m) y demora 15 segundos (s). Identifique la cantidad de vueltas y la longitud de onda, el periodo, la frecuencia y la rapidez de la onda. 
B
A
15 s
60 m
Como puedes notar son los mismos datos para los ejemplos anteriores por lo que el procedimiento es exactamente el mismo, solo que ahora debemos calcular además la rapidez, para ellos consideramos los resultados obtenidos en los ejemplos anteriores:
Entonces, ya que poseemos los datos, comprobemos que por cualquiera de las dos ecuaciones para calcular la rapidez nos debe dar lo mismo:
O también,
De hecho, la rapidez se puede calcular mucho más rápido, puesto a que, si por definición corresponde a la distancia que recorre la onda en un tiempo determinado, matemáticamente se describe como la distancia dividida en el tiempo, y obtenemos la ecuación (8) con esto:
Entonces, si la onda recorre 60 m en 15 s, tendremos:
Ejemplo 2: En la siguiente tabla complete los valores que faltan:
	Rapidez 
	Frecuencia 
	Longitud de Onda 
	Periodo 
	5
	1/5 = 0,2
	
	
	
	
	16
	4
Lo primero es identificar siempre que es lo que nos piden para ver que ecuación utilizaremos. Para la primera fila nos piden la longitud de onda y el periodo, y tenemos la velocidad y la frecuencia, por lo cual para la longitud de onda podemos utilizar la ecuación (6):
Para ello debemos despejar , para despejar debemos mover todo lo que acompaña a la longitud de onda, es decir mover . Como esta multiplicando, pasa al otro lado a dividir quedando:
Podemos ordenarlo nos quedará:
Entonces la será:
Entonces nuestra tabla quedará:
	Rapidez 
	Frecuencia 
	Longitud de Onda 
	Periodo 
	5
	1/5 = 0,2
	25
	
	
	
	16
	4
Luego, para calcular el periodo T, podemos utilizar la ecuación (3):
Nuestra tabla quedará entonces:
	Rapidez 
	Frecuencia 
	Longitud de Onda 
	Periodo 
	5
	1/5 = 0,2
	25
	5
	
	
	16
	4
Para la segunda fila, vemos que nos falta la rapidez y la frecuencia. Para calcular la frecuencia podemos utilizar la ecuación (4):
Y la rapidez podemos utilizar la ecuación (7):
Por lo tanto, nuestra tabla quedara así:
	Rapidez 
	Frecuencia 
	Longitud de Onda 
	Periodo 
	5
	1/5 = 0,2
	25
	5
	4
	1/4 = 0,25
	16
	4
CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS
1. Naturaleza: Cuando estas ondas necesitan de un medio material para transmitirse, se llaman ondas mecánicas. Las únicas ondas que pueden propagarse en el vacío son las ondas electromagnéticas. El sonido es un tipo de onda mecánica que se propagaúnicamente en presencia de un medio material, y la luz, por otro lado, sería un tipo de onda electromagnética, ya que puede viajar en el vacío.
2. Perturbación: Cuando las partículas que viajan en la onda se mueven junto con la propagación de ésta en la misma dirección, es decir que viajan en el mismo sentido, llamamos a estas ondas longitudinales. 
Cuando las particulas que viajan en la onda se mueven perpendicularmente respecto al sentido de propagación de la onda, es decir que forman un angulo de 90°, llamamos a estas ondas transversales. 
3. Propagación: Las ondas viajeras son aquellas que siguen su camino partiendo desde la fuente, sin volver atrás. 
Las ondas estacionarias resultan de la interferencia y de la resonancia de ondas. Cuando ondas de igual amplitud y longitud de onda se interfieren en sentidos opuestos, se forman las ondas estacionarias, que a simple vista parecen inmóvil. 
Los puntos donde interfieren de manera destructiva se denominan nodos y en los que interfiere de manera no destructiva antinodos. De manera mas simple, las ondas estacionarias, presentan dos extremos fijos, y corresponden a la suma de la onda emitida mas la onda reflejada, que produce un movimiento armónico en la onda, donde los nodos son puntos fijos en que la onda en donde no existe perturbación del medio, y los antinodos corresponden a los puntos de máxima oscilación. La cantidad de antinodos siempre será de uno menos que la cantidad de nodos. 
EJERCICIOS PROPUESTOS
I. Complete la siguiente tabla según corresponda:
	Velocidad 
	Frecuencia 
	Longitud de Onda 
	Periodo 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
II. Ejercicios de alternativa:
1. Una onda es una propagación de:
a) Velocidad
b) Materia
c) Energía
d) Fuerza
e) Ninguna de las anteriores
2. La figura corresponde a una foto de una onda que se propaga hacia la derecha una distancia de 6 metros. Con esta información podemos señalar que la longitud de onda es: 
a) 18 m
b) 6 m
c) 3 m
d) 2 m
e) 12 m
3. La onda de la figura se propaga hacia la derecha y emplea 5 segundos en recorrer la distancia entre A y B. Entonces el período de la onda, medida en segundos es: 
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
4. “… es la máxima distancia que alcanza una partícula del medio por el que se propaga una onda, respecto de la posición de equilibrio”. Este enunciado corresponde a la definición de
a) amplitud 
b) período
c) velocidad de propagación
d) longitud de onda
e) Frecuencia
5. La figura muestra una onda que se propaga hacia la derecha y que emplea 1 segundo en viajar entre los puntos A y B. Entonces el valor de la frecuencia medida en es igual a: 
a) 1
b) 2
c) 4
d) 6
e) 8
6. Se afirma lo siguiente:
I. El sonido es una onda electromagnética
II. La luz es una onda mecánica
III. El sonido es una onda longitudinal 
Es (son) correcta (s)
a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) Sólo I y III
e) Ninguna de las anteriores
7. La onda que se muestra es emitida por un vibrador de . Calcular la velocidad de dicha onda. 
a) 
b) 
c) 
d) 
e) Ninguna de las anteriores
III. Ejercicios de desarrollo:
1. Una onda realiza . ¿cuál es la su periodo y frecuencia?
2. Una onda realiza ¿cuál es su periodo y frecuencia?
3. Una onda posee una frecuencia de , y una longitud de onda de . Calcule la distancia que recorrerá la onda al cabo de .
4. La cantidad de ciclos que completa una onda en corresponde a . Si la onda viaja posee una longitud de onda de . Calcule la rapidez de la onda.
5. La cantidad de ciclos que completa una onda en es de . Si la onda se mueve por el aire a una rapidez de . Calcule la longitud de onda, si esta pasa al agua aumentando 4 veces su rapidez.
6. En una cuerda que se encuentra fija se generan montes y valles. Si la longitud de onda es de , ¿cuál será el largo de la cuerda?
7. En un resorte se generan oscilaciones completas de un lado a otro del resorte. Si la onda recorre en , y demora en recorrer el resorte completo, ¿cuál será el largo del resorte?
8. En una piscina rectangular de , se generan ondas a través de la diagonal de esta. Si se alcanzan a completar ciclos en . Calcule la rapidez de la onda.
9. El edificio Sears, ubicado en Chicago, se mece con una frecuencia aproximada a . ¿Cuál es el periodo de la vibración?
10. Ondas de agua en un plato tienen de longitud. En un punto, las ondas oscilan hacia arriba y hacia abajo a una razón de oscilaciones por segundo. 
a) ¿Cuál es la rapidez de las ondas?
b) ¿Cuál es el periodo de las ondas?
11. Ondas de agua en un lago viajan a en . El periodo de oscilación es de . 
a) ¿Cuál es la rapidez de las ondas?
b) ¿cuál es la longitud de onda de las ondas?
12. La frecuencia de la luz amarilla es de . Encuentre su longitud de onda, si la rapidez de la luz es de .
13. Un grupo de nadadores está descansando tomando sol sobre una balsa. Ellos estiman que es la distancia entre las crestas y los valles de las ondas en el agua. Encuentran, también, que 14 crestas pasan por la balsa en . ¿Con qué rapidez se están moviendo las olas?
14. Se emiten señales de radio AM, entre los hasta los , y se propagan a . ()
a) ¿Cuál es el rango de las longitudes de onda de tales señales?
b) Si el rango de frecuencia para las señales en FM está entre los y los y se propagan a la misma velocidad, ¿cuál es su rango de longitudes de onda?
15. Una señal de un sonar en el agua posee una frecuencia de , una longitud de onda de en el agua y una longitud de onda de al pasar al aire.
a) ¿Cuál es la velocidad de la señal en el aire? 
b) ¿Cuál es la velocidad de la señal en el agua?
c) ¿cuál es su periodo? 
COMENTARIOS
· Estimades alumnes, frente a cualquier duda pueden escribirme a mi correo laboral b.vargas@colegiosanlucas.com 
· Para mayor complementar la información y el estudio de la guía siempre pueden buscar videos en youtube, o ingresar a https://curriculumnacional.mineduc.cl/estudiante/621/w3-article-88750.html
· Recuerden descargar la aplicación que les dije para que puedan complementar “Physics at school”
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