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Objetivo
Conocer las propiedades y mecanismos que intervienen en las ondas que se producen en el agua, así como los principios básicos que rigen su comportamiento.
Una onda es una perturbación que se propaga como resultado de una vibración inicial. Si la vibración es constante en el tiempo la onda adquiere un carácter periódico.
Cuando una onda circular se propaga en la superficie del agua, los diferentes puntos de dicha superficie se desplazan verticalmente, con una elongación (amplitud) que depende del tiempo y de la posición.
El el caso del agua, el tipo de onda producida durante el movimiento de ésta es mecánico. Si en el medio de propagación sólo hay compresiones y dilataciones entre las partículas se les denomina ondas acústicas, así se les denomina a las ondas que se propagan en el aire o en el agua.
Experimento "Ondas que viajan en el agua: Olas y tsunamis"
tsunamis.pdfCopia de 1.exp1_ondas_popote1_DianaLRM.mp4Todas las ondas mecánicas requieren:
Alguna fuente que cree la perturbación.
Un medio en el que se propague la perturbación.
Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro.
Las ondas que viajan en el agua experimentan reflexión ante obstáculos que se lleguen a encontrar en su camino. Según el principio de Huygens, las ondas reflejadas pueden verse como envolventes de las ondas elementales originadas en el obstáculo. La reflexión en un obstáculo recto corresponde, en la óptica, a la reflexión en un espejo plano.
Principio de Huygens
Teoría propuesta en 1679 como un mecanismo simple para trazar la propagación de ondas (aplicable a ondas mecánicas en un medio material).
Su teoría dice así: Cada punto de un frente de onda primario sirve como foco (o fuente) de ondas esféricas secundarias que avanzan con una velocidad y frecuencia igual a las de la onda primaria. El frente de onda primario al cabo de un cierto tiempo es la envolvente de estas ondas elementales.
Las leyes de reflexión y refracción pueden deducirse mediante el principio de Huygens o mediante el principio de Fermat.
Frentes de ondas bidimensionales
En el caso de que la onda generada por un foco puntual se propague en un plano, como por ejemplo la onda que genera una piedra que cae en un estanque, el frente de ondas es circular, con centro en el foco de la onda.
Reflexión de ondas de agua rectilíneas:
Las ondas de agua rectilíneas son reflejadas en la pared de reflexión. Las ondas reflejadas son también rectilíneas. La longitud de onda no varía.
Reflexión de ondas circulares:
Las ondas circulares son reflejadas en la pared de reflexión. Las ondas reflejadas son también circulares. El centro de las ondas circulares reflejadas se encuentra en el punto de simetría axial del generador.
El ángulo entre la perpendicular y la dirección de las ondas incidentes es igual al ángulo entre la dirección de las ondas reflejadas y la perpendicular: ángulo de incidencia α = ángulo de reflexión β
Propagación
Las olas propagándose por la superficie de un fluido constituyen un sistema típico de ondas mecánicas en 2 dimensiones, en el que se pueden apreciar claramente la mayor parte de los fenómenos ondulatorios. Por ejemplo, se pueden observar ondas planas (como en la parte izquierda de la figura) en las que las crestas de las olas forman líneas rectas, siendo la longitud de onda λ la distancia entre dos crestas consecutivas.
Las olas propagándose por la superficie de un fluido constituyen un sistema típico de ondas mecánicas en 2 dimensiones, en el que se pueden apreciar claramente la mayor parte de los fenómenos ondulatorios. Por ejemplo, se pueden observar ondas planas (como en la parte izquierda de la figura) en las que las crestas de las olas forman líneas rectas, siendo la longitud de onda λ la distancia entre dos crestas consecutivas.
Así mismo, cuando las olas llegan a una barrera en la que existe una pequeña abertura (menor que λ), éstas se difractan de forma que la abertura se convierte en un foco puntual de ondas esféricas (u olas semicirculares, en la parte derecha de la figura). Por otra parte, si a un lado de una barrera con dos pequeñas aberturas llegan olas, las aberturas se convierten en fuentes puntuales coherentes de ondas esféricas (olas circulares) hacia el otro lado, de forma que se pueden observar el fenómeno de la superposición de ondas. Éste se manifiesta en forma de interferencias constructivas, en los puntos de la superficie del agua en los que coinciden en el mismo instante crestas (o valles) provenientes de las dos aberturas, o interferencias destructivas, en los puntos en que coinciden la cresta proveniente de una abertura con el valle proveniente de la otra.
MOVIMIENTO DE LAS AGUAS MARINAS
El primer movimiento del mar que llama la atención es el de las olas. Las olas son generadas por el viento, cuanto más fuerte sople más grandes son las olas que se crean. Son movimientos básicamente verticales que afectan a la superficie de las aguas. Las olas no desplazan el agua, pero cerca del litoral, cuando la amplitud del movimiento es mayor que la lámina de agua, esta adopta un movimiento en cilindro que acaba desequilibrando la masa y produciendo la ruptura de la ola. Determinados movimientos sísmicos marinos son capaces de provocar ondas que generan olas, a veces muy fuertes: los tsunamis.
Tsunamis
Tsunamis
Sus características difieren notablemente de las olas generadas por el viento. Toda onda tiene un efecto orbital que alcanza una profundidad igual a la mitad de su longitud de onda; así una ola generada por el viento sólo en grandes tormentas puede alcanzar unos 300 metros de longitud de onda, lo cual indica que ejercerá efecto hasta 150 metros de profundidad.
Los tsunamis tienen normalmente longitudes de onda que superan los 50 kilómetros y pueden alcanzar hasta 1000 kilómetros, en tal caso el efecto orbital es constante y vigoroso en cualquier parte del fondo marino, ya que no existen profundidades semejantes en los océanos.
Las olas generadas por los vientos tienen períodos por lo general de menos de 15 segundos, a diferencia de las ondas de tsunami que oscilan entre 20 y 60 minutos. Esta característica permite diferenciarlas claramente en un registro mareográfico y por lo tanto advertir la presencia de un tsunami.
Ondas en el agua
Datos interesantes sobre las ondas
Las ondas en el océano se generan principalmente por el viento moviéndose a través de la superficie del océano.
El "medio" es la sustancia o material que transporta una onda mecánica.
Una de las cosas más importantes para recordar acerca de las ondas es que transporte energía, no materia. Esto las hace diferente de otros fenómenos en la física.
Actividad extra de tarea
Leer la siguiente nota que se encuentra en un sitio web.
https://www.bbc.com/mundo/noticias-48375040
El experimento que produjo el "sonido" subacuático más fuerte que se pueda lograr (y por qué es importante para la ciencia)
El experimento que produjo el "sonido" subacuático más fuerte que se pueda lograr (y por qué es importante para la ciencia)
La pequeñez y simpleza de los experimentos no debería cuestionar los aportes científicos, pero, ¿tu cual crees que es la importancia de estos?, toma este u otros ejemplos para fundamentar tu respuesta.
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