Guía n1 Física I Medio

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COLEGIO SAN JOSÉ PUERTO MONTT 
UNIDAD TÉCNICO PEDAGÓGICA 
 
 
 
GUÍ A DE CONTENÍDOS Y EJERCÍCÍOS Nº1 
“El gran mundo de las ondas” 
ASIGNATURA: Física 
DOCENTE: Pamela Cabrera Erices 
NIVEL: I° Medio 
 
UNIDAD TEMA 
Ondas y Sonido Clasificación y elementos de las ondas 
 
ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE: 
Demostrar la comprensión de los elementos que caracterizan a una onda y su clasificación 
a través de la aplicación en la resolución de problemas y de la elaboración de un mapa 
conceptual o esquema, fortaleciendo la capacidad de síntesis y representación de 
información. 
 
INSTRUCCIONES: 
A continuación se presenta la información referente “Ondas”, conoceremos sus 
elementos, clasificación, propiedades y sus características. 
Se proponen diversas actividades que debes completar según lo solicitado en cada caso. 
No es requisito imprimir el material, puedes desarrollar las actividades en tu cuaderno, 
especificando el número de actividad. 
Requerirás de los siguientes materiales: 
 Tu cuaderno de asignatura 
 Una calculadora 
 Lápiz grafito y goma. 
 
 
 
 
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1. ¿Qué es una onda? 
 
El concepto de onda es muy importante en Física. Se relaciona de alguna manera con las vibraciones A continuación se 
explicará qué es lo que caracteriza a una onda. 
Imagina que entras a una habitación que está en silencio y golpeas una vez tus manos. Esto genera una única perturbación 
del aire que llamaremos pulso. Al repetir esta acción varias veces generas un conjunto de pulsos o un tren de pulsos llamado 
onda. 
 
 
Cuando la sucesión de los pulsos se generan a intervalos 
iguales de tiempo, la onda resultante será una onda periódica. 
En general, se dice que una onda es el fenómeno físico 
mediante el cual una perturbación se propaga desde el foco 
hacia otras regiones del espacio. Es importante destacar que 
las ondas propagan solo energía desde un lugar a otro, no 
materia. 
 
 
2. ¿Cómo se clasifican las ondas? 
Las ondas pueden clasificarse según distintos criterios, tales como el tipo o naturaleza de perturbación que las genera, la 
dirección de la vibración de las moléculas del medio y el sentido de propagación. 
 
Según su naturaleza de perturbación: de acuerdo al tipo de perturbación que produce la onda, hay dos tipos: 
A) Ondas mecánicas: las ondas mecánicas son originadas por perturbaciones mecánicas, como un golpe, una ruptura o 
una vibración. Su característica principal es que para propagarse necesitan de un medio material, que puede ser sólido, 
líquido o gaseoso. Por ejemplo, las ondas sísmicas son mecánicas porque se producen por el movimiento de las placas de 
la corteza terrestre. Estas ondas necesitan de las partículas de la tierra para poder viajar. Las ondas que se generan al soltar 
una piedra en el agua también son mecánicas y para poder propagarse requieren del agua. 
 
B) Ondas electromagnéticas: el movimiento oscilatorio de las cargas eléctricas al interior de un cuerpo genera 
perturbaciones electromagnéticas. También las antenas emisoras de las estaciones de radio y televisión generan este tipo 
de perturbaciones. 
Las perturbaciones electromagnéticas producen ondas electromagnéticas. La principal característica de estas ondas es que 
pueden propagarse por el vacío, es decir, en ausencia de partículas o materia. Por supuesto que también pueden 
propagarse a través de un medio material. 
Algunos ejemplos de ondas electromagnéticas son: la luz visible, los rayos x empleados en radiografías y las microondas 
usadas en telecomunicaciones. La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas se simboliza con la letra c y en 
el vacío es 300.000 km/s (velocidad de la luz). 
 
Según la dirección de oscilación de las moléculas en el medio: cuando una onda mecánica se propaga a través de un medio 
material, las moléculas que lo constituyen experimentan un movimiento oscilatorio. Dependiendo de cómo oscilen dichas 
moléculas, con respecto a la dirección de propagación de la onda, estas se pueden clasificar en dos grupos: ondas 
transversales y ondas longitudinales. 
 
A) Ondas transversales: cuando se hace la “ola” en un estadio, se aprecia “algo” que se propaga a través de los asientos, 
sin embargo si fijamos la vista en una sola persona nos daremos cuenta que ella sube y baja sin desplazarse en el sentido 
que viaja la onda. Algo similar ocurre cuando se le aplican pulsos periódicos a una cuerda como en las figuras de la primera 
página, en ambos casos hablamos de una onda transversal. 
Lo mismo sucede si atas una cuerda larga a una 
pared y tomas con tu mano el otro extremo 
moviéndolo hacia arriba y hacia abajo. 
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Se dice que una onda es transversal, cuando la dirección en que vibran las moléculas del medio por el que se propaga es 
perpendicular a la dirección en que se propaga la onda. Esto quiere decir que si una onda se propaga en cierta dirección, 
las moléculas del medio oscilaran en torno a su posición de equilibrio, perpendicularmente a dicha dirección. 
Algunos ejemplos de ondas transversales son: las ondas superficiales en el agua y las ondas que se propagan por la cuerda 
de una guitarra. Las ondas electromagnéticas también son transversales aunque no haya moléculas que vibren. En ese caso, 
los cambios eléctricos y magnéticos son perpendiculares entre sí y perpendiculares también con el resto de la dirección en 
que se propaga la onda. 
 
B) Ondas longitudinales: las ondas longitudinales hacen vibrar a las moléculas del medio en la misma dirección en que se 
propagan. Esto significa que si la onda se propaga horizontalmente hacia delante, las moléculas del medio vibrarán 
horizontalmente hacia atrás y hacia delante, en torno a sus posiciones de equilibrio. 
El ejemplo más común de este tipo de ondas son los sonidos que se propagan en el aire. Por ejemplo, las vibraciones 
producidas al percutir los platinos de una batería generan rápidas compresiones y rarefacciones en el aire que las rodea. 
Las moléculas de aire oscilan en la misma dirección en que se propaga el sonido, originando ondas sonoras longitudinales 
en el aire. 
 
 
 
Onda transversal 
 
 
 
Onda longitudinal 
 
 
 
 
Según el sentido de propagación de la onda: según el sentido de propagación de las ondas, se pueden clasificar como 
ondas viajeras o como ondas estacionarias. 
 
A) Ondas viajeras: la luz nos llega del Sol, o de cualquier estrella, viaja desde estos cuerpos celestes hasta nosotros. Lo 
mismo sucede con las ondas que se propagan por la superficie del agua. A este tipo de ondas se le denomina ondas viajeras 
o progresivas y su principal característica es que se propaga partiendo de una fuente. Las ondas viajeras se propagan 
libremente transportando energía hasta otros lugares del espacio, pudiendo, en algunos casos, recorrer grandes distancias 
como lo hace la luz en el universo. 
 
B) Ondas estacionarias: las ondas estacionarias se forman cuando una onda viajera refleja invertida respecto de la onda 
incidente, en un extremo del medio dado. De esta manera ambas ondas (las ondas provenientes de la fuente y la reflexión 
de ellas) se superponen, originando una onda que parece estar fija. Cada punto del medio oscila con amplitud fija. Esto 
puede ocurrir en cuerdas vibrantes (la guitarra, el piano, entre otros), en tubos abiertos (el caso de una flauta) y tubos 
cerrados en un extremo. 
Por ello entonces en las ondas estacionarias la energía no se propaga libremente sino que está confinada en una región 
delimitada del espacio. Es lo que sucede por ejemplo, cuando se pulsa la cuerda de una guitarra. En las ondas estacionarias 
la amplitud de la vibración de las moléculas del medio permanece constante mientras siga perturbándose exteriormente 
el medio, de lo contrario, la amplitud irá declinando con el tiempo. 
 
 
 
 
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ACTIVIDAD 1. Construye un esquema 
en el que especifiques la clasificación de 
las ondas y sus principalescaracterísticas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Elementos espaciales o de posición de una onda 
 
A) Amplitud: se representa como la elongación máxima que alcanzan las partículas del medio en su vibración. Se 
simboliza con la letra A. En la figura podemos ver como la altura de un monte o la profundidad de un valle, medidas a 
partir de la posición de equilibrio de las moléculas. A mayor amplitud de la onda, mayor en la energía que propaga. 
B) Longitud de onda: Si detuviéramos la propagación de una onda armónica en un determinado instante, veríamos que 
las moléculas que vibran se encuentran en diferentes posiciones, puesto que están en diferentes instantes de su ciclo 
de oscilación. La longitud de onda es la distancia que recorre la onda en un período o al completar un ciclo, como se 
presenta en la siguiente figura. La longitud de onda se reprenda con la letra griega λ (lambda). 
 
En ambos casos su unidad de medida son los metros (m). 
 
monte 
valle 
 
 
 
4. Elementos temporales de las ondas 
 
A) Se denomina período de una onda al tiempo que emplea la onda en completar un ciclo. Esto se podría visualizar en la 
figura anterior como el tiempo que demora la onda en recorrer la distancia correspondiente a la longitud λ. En las 
ondas armónicas, las moléculas del medio vibran con un movimiento periódico, es decir, siempre emplean el mismo 
tiempo en completar un ciclo, por lo que el período de la onda corresponde al período de vibración de cada una de las 
moléculas del medio. El periodo de una onda se simboliza con la letra T y se mide en segundos. 
 
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B) La frecuencia de una onda corresponde a la cantidad de pulsos que un emisor genera en el foco de una determinada 
unidad de tiempo y tiene el mismo valor de que la frecuencia con que vibran las moléculas del medio. La frecuencia 
se simboliza con la letra f y la unidad de medida en el Sistema Internacional de medida (SI) es el hertz (Hz). 
 
El período y la frecuencia se relacionan según la siguiente igualdad: 
 
𝑻 =
𝟏
𝒇
 O 𝒇 =
𝟏
𝑻
 
 
Ambas magnitudes son inversamente proporcionales, es decir, mientras una aumenta la otra disminuye. 
 
Por ejemplo, si el período de una onda es 𝑇 = 5𝑠 , su frecuencia es 𝑓 =
1
5𝑠
= 0,2𝐻𝑧 (un Hertz esquivale a 
1
𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜
) 
Ahora si la frecuencia de una onda es 𝑓 = 0,5 𝐻𝑧 entonces su período 𝑇 = 
1
0,5 𝐻𝑧
= 2𝑠 
 
5. Velocidad de propagación de una onda 
 
El concepto de velocidad relaciona los conceptos de distancia y tiempo. Como una onda armónica se desplaza siempre a la 
misma distancia  (longitud de onda) en un tiempo igual a T, su velocidad de propagación es constante, y se puede calcular 
a partir de la definición de longitud de onda vT como: T
v


 
 
Si medimos la longitud de onda en metros y el período en segundos entonces la velocidad de la onda se expresara en m/s 
.Como el período de la onda es inversamente proporcional a su frecuencia, se tendrá: 
f
TT
v 





 
 1
 
Entonces la velocidad de propagación de una onda también se puede calcular como: 
fv  
 
 
Lo que caracteriza a cada onda es su frecuencia (si cambia de frecuencia se trata de otra onda), por lo tanto, cualquier 
cambio de su velocidad se traduce en un cambio en su longitud de onda y viceversa. La velocidad de propagación de una 
onda depende del medio por el que se transmite. 
 
ACTIVIDAD 2. Desarrolla los siguientes ejercicios, aplicando la velocidad de propagación de una onda y sus elementos 
temporales y espaciales. 
 
1. Determina la velocidad de propagación de una onda si 
su frecuencia es 50Hz y su longitud es 5 𝑚. 
 
 
 
 
 
2. ¿Cuál es la velocidad de propagación de una onda cuyo 
período es 25𝑠 y su longitud de onda es 0,2 m? 
3. Si la velocidad de propagación de una onda es 20
𝑚
𝑠
 y 
su longitud de onda en 10𝑚 ¿cuál es su frecuencia? 
4. La velocidad de propagación del sonido depende la 
temperatura y del medio de propagación, al medir la 
velocidad de un sonido se obtuvo 340 m/s. Si su 
frecuencia es 20𝐻𝑧 ¿cuál es su longitud de onda? 
 
 
 
 
 
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6. Propiedades de las ondas 
Algunos elementos de una onda, como la velocidad y la longitud de onda pueden cambiar en su propagación, si otros 
factores como el medio de propagación cambian. 
 
A) Las ondas se reflejan: cuando una onda viajera se encuentra 
con un nuevo medio material tan denso que le impide continuar 
propagándose, retorna por el mismo medio en el que venía, 
conservando en general sus características. Este fenómeno se 
conoce con el nombre de reflexión de una onda. 
 
 
 
B) Las ondas se reflectan: si una onda viajera, como el sonido o la luz, se encuentra en su camino 
con un medio material de diferente densidad, pero que le permita seguir propagándose, experimenta 
un fenómeno denominado refracción que consiste en el cambio de rapidez de propagación, y en 
algunos casos (cuando el frente de la onda incidente forma un ángulo distinto de cero con la normal), en 
el cambio de dirección de la onda. Tal como observas en la imagen de la izquierda, al colocar un lápiz 
en un vaso con un poco de agua, pareciera que el lápiz está dividido justo en el punto de cambio de 
medio, del aire al agua. 
 
Ya vimos que la velocidad de una onda está dada por la ecuación fv   . Por lo tanto, si la frecuencia de la onda se 
mantiene constante durante la refracción, al aumentar la velocidad aumenta la longitud de onda y al disminuir la velocidad 
disminuye la longitud de onda, recordemos que es la misma onda la que 
cambia de medio, por lo tanto la frecuencia y período se mantienen constantes 
y su velocidad depende del medio de propagación. 
 
En general, cuando una onda incidente se ve sometida un cambio de medio, 
experimenta simultáneamente los fenómenos de reflexión y refracción. 
Cuando esto ocurre, la energía de la onda incidente corresponde a la suma de 
la energía de la onda reflejada y de la onda refractada. 
 
C) Las ondas se difractan: cuando una onda viajera encuentra en su recorrido un obstáculo que limita parcialmente su 
propagación, puede rodear el obstáculo y seguir propagándose. Este fenómeno de denomina difracción. Cuando hay dos 
obstáculos que delimitan un pequeño orificio, las ondas también pueden sufrir difracción. La difracción se produce tanto 
con la luz como con el sonido. La difracción del sonido explica 
por ejemplo, que cuando estás en una habitación con la puerta 
abierta, puedes hablar perfectamente con alguien que está al 
otro lado, porque las ondas sonoras rodean los bordes de la 
puerta y llegan hasta otra persona. 
 
 
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ACTIVIDAD 3. Síntesis del tema. 
 
1. Completa las siguientes oraciones: 
 
A) Las ondas se pueden definir como una……………….. que se propaga en ………………… y que transporta …………………. 
de un lugar a otro, pero no materia. 
B) Hay distintos criterios para clasificar las ondas; según la dirección en que ocurren las vibraciones, en relación con 
la dirección de propagación de la onda, se pueden distinguir ondas ……………….. y ……………………. 
C) Otro criterio de clasificación es su forma de propagación; se llama ondas ………….. a aquellas que viajan libremente 
por el espacio, mientras que aquellas que se confinan en una región del espacio se denominan ondas …………………… 
D) La longitud de onda, la …………………… y la …………………….. de una onda se relacionan entre sí por la ecuación 
 
2. Desarrolla. 
 
A) Mencione dos ejemplos de ondas viajeras y dos de ondas estacionarias. 
 
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 
B) ¿A qué se le denomina ciclo en una onda? 
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 
 
C) Explica el proceso de difracción de onda, puedes utilizar un ejemplo. 
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 
 
D) Un timbre vibra con una frecuencia de 50 Hz. 
Su sonido se propaga por el aire con una 
rapidez de 340 m/s. ¿Cuál es su período y su 
longitud de onda? 
 
 
 
 
 
 
E) Una onda que presenta 6 ciclos se propaga a lo 
largo de una cuerda, empleando 18 s en recorreré 
3 m de longitud. Calcula su longitud de onda, su 
frecuencia, su rapidez y su período. 
 
3. Marca con una x la alternativa correcta: 
 
1) La característica fundamental del sonido es que: 
I. Transporta energía 
II. Transporta materia 
III. Trasporta energía o materia. 
Es (son) correctas: 
A. Sólo I 
B. Sólo II 
C. Sólo III 
D. I y II 
E. Ninguna de las anteriores. 
2) Dos ondas de igual frecuencia, necesariamente 
tienen: 
I. Igual velocidad de propagación 
II. Igual período 
III. Igual amplitud 
A. Sólo I 
B. Sólo II 
C. Sólo III 
D. I y II 
E. Todas 
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3) La velocidad de las ondas de una cuerda vibrante 
es 100 m/s. ¿Cuál es la longitud de la cuerda 
cuando su frecuencia fundamental es 50 Hz? 
A. 0,5 m 
B. 1m 
C. 2m 
D. 3m 
E. 4m 
 
4) Si la longitud de onda de una onda se triplica y su 
velocidad permanece constante entonces su 
período: 
A. Permanecerá constante. 
B. Se duplicará. 
C. Disminuirá a la mitad. 
D. Aumentará cuatro veces. 
E. Se triplicará. 
 
 
 
4. Construye un esquema o mapa conceptual que te permita sintetizar la información presente en la guía.