De las oscilaciones a las ondas

prev.gif (1231 bytes)home.gif (1232 bytes)next.gif (1211 bytes)

Oscilaciones
Movimiento Armónico
Simple
M.A.S y movimiento
circular uniforme
Composición de dos
M.A.S. de la misma
dirección y frecuencia
Composición de dos
M.A.S. de direcciones
perpendiculares
Oscilaciones libres
y amortiguadas
Oscilaciones forzadas
El oscilador caótico
Osciladores acoplados
Modos normales
de vibración
marca.gif (847 bytes)De las oscilaciones
  a las ondas

Movimiento ondulatorio
Descripción de la
propagación
Movimiento ondulatorio
armónico
java.gif (886 bytes) Propagación de un pulso

java.gif (886 bytes) Propagación de un movimiento ondulatorio armónico

 

En esta sección vamos a conectar dos capítulos importantes, las oscilaciones y las ondas. Para ello, vamos a estudiar el comportamiento de un sistema formado por muchas partículas y muelles. Se van a poner de manifiesto distintas situaciones que volveremos a ver para un sistema continuo, en el capítulo dedicado al Movimiento ondulatorio

Se tratará de observar estas situaciones y describir cualitativamente sus características más sobresalientes, para lo cual bastará examinar el comportamiento de un sistema compuesto 10 o más partículas.

 

Propagación de un pulso

En primer lugar, examinamos el comportamiento de un sistema de muchas partículas y muelles, cuando la primera partícula se desvía momentáneamente de su posición de equilibrio y se suelta a continuación.

Veremos que el movimiento de la primera partícula se transmite a la segunda y de ésta a la tercera, y así sucesivamente. El resultado es la propagación de un pulso.

En el applet que sigue a continuación se tratará de determinar el tiempo que tarda el pulso en llegar a la última partícula del sistema y comprobar cualitativamente la dependencia de la velocidad de propagación del pulso en función de la constante elástica del muelle. Para apreciar mejor el movimiento de las partículas en la parte inferior de la ventana del applet se representa el desplazamiento de las mismas en función del tiempo.

Si miramos en la tabla que nos dan la propagación del sonido en un medio, nos daremos cuenta que la mayor velocidad de propagación corresponde a los sólidos, cuyos átomos están fuertemente unidos.

Medio Velocidad del sonido (m/s)
Hierro 5130
Granito 6000
Agua dulce 1493
Mercurio 1450
Aire 331
Hidrógeno 1269

 

                 
 

Instrucciones para el manejo del programa

Introducir el número de partículas en el control de edición titulado Número de partículas, por ejemplo, 20

Introducir la constante del muelle, en el control de edición titulado Constante del muelle, por ejemplo, 0.5.

Pulsar el botón titulado Empieza para comenzar la experiencia

En la esquina superior izquierda de la ventana del applet, se proporciona el tiempo, desde el momento en el que se desplazó la primera partícula y se soltó. Y también, el desplazamiento de la última partícula en función del tiempo.

La primer partícula se desplaza una unidad. Podemos decir que el pulso ha llegado a la última partícula cuando su desplazamiento sea por ejemplo, mayor o igual a 0.3 en valor absoluto.

Cambiar la constante del muelle, a un valor, por ejemplo de 1.0. ¿se modifica la velocidad de propagación?, es decir, ¿el tiempo medido es mayor o menor?.

Pulsar el botón titulado Pausa para parar momentáneamente la animación. Pulsar en el mismo botón titulado ahora Continua para reanudarla.

Pulsar varias veces en el botón titulado Paso, para examinar el comportamiento del sistema paso a paso.

 

Propagación de un movimiento ondulatorio armónico

Tenemos de nuevo las oscilaciones forzadas de un sistema formado por partículas y muelles. Vamos a examinar el comportamiento de dicho sistema cuando se aplica una fuerza oscilante a la primera partícula.

Los objetivos de este programa son idénticos a los de la propagación de un pulso, y las cuestiones que se plantean son semejantes: ¿cuánto tiempo tarda la perturbación en llegar a la última partícula?, ¿qué forma tiene la perturbación en cualquier instante?. Comparar lo que se ve en la simulación con la propagación de las ondas armónicas.

                 
 

Instrucciones para el manejo del programa

Introducir el número de partículas en el control de edición titulado Número de partículas, por ejemplo, 20

Introducir la constante del muelle, en el control de edición titulado Constante del muelle, por ejemplo, 0.5.

Pulsar el botón titulado Empieza para comenzar la experiencia

En la esquina superior izquierda de la ventana del applet, se proporciona el tiempo, desde la aplicación de la fuerza oscilante. Y también el desplazamiento de la última partícula en función del tiempo.

La primer partícula se desplaza una unidad. Podemos decir que el pulso ha llegado a la última partícula cuando su desplazamiento sea por ejemplo, mayor o igual a 0.3 en valor absoluto.

Cambiar ahora la constante del muelle, a un valor por ejemplo de 1.0. ¿se modifica la velocidad de propagación?, es decir, ¿el tiempo medido es mayor o menor?.

Pulsar el botón titulado Pausa para parar momentáneamente la animación. Pulsar en el mismo botón titulado ahora Continua para reanudarla.

Pulsar varias veces en el botón titulado Paso, para examinar el comportamiento del sistema paso a paso.