Tema: Ondas. Preliminares

Objetivo: facilitar el estudio de aspectos relacionados con Ondas después de repasar el Movimiento del péndulo simple coplanar, tema propio de la física Newtoniana.

Dinámica de la actividad: parafrasear los términos que se listan a continuación después de explorar en libros de física. Para ello debe leer cuidadosamente al respecto y escribir con sus propias palabras cada término indicado (extensión máxima para cada uno: 3 renglones)

Nociones sobre:

a) periodo del péndulo

6) período del péndulo y su relación con la amplitud del mismo

c) período del péndulo y su relación con la masa del mismo

d) período del péndulo y su relación con la longitud del mismo

e) fuerza aplicada al péndulo y su relación con el desplazamiento del mismo (MAS)

f) consulte al menos tres casos de la vida real en que se aplica el movimiento pendular, describa brevemente cada uno de ellos (extensión máxima media página)

Bibliografía (escriba solo la bibliografía consultada, para ello tenga presente las normas para referenciar la bibliografía).

Forma de entrega: registrar en papel, a mano, con excelente presentación, buena orotgrafía y redacción, además socializar en el aula de clase.

Fecha máxima de entrega: la acordada en el salon de clase

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Estimado estudiante:

Tenga presente que para apoyar el proceso de ondas, es apropiado tener claridad sobre las características básicas tanto del MCU como del MAS con la interpretación y cálculos respectivos de los parámetros que los caracterizan y relacionan; por tanto la realización de las Actividades de Aprendizaje propuestas como la orientación teórica permitirán una mejor fundamentación teórica, para su aplicación práctica para realizar exitosamente el estudio de Ondas.

Para salir adelante en este proceso donde la persona más beneficiada es el estudiante mismo tanto para su formación integral, para su educabilidad y desarrollo de habilidades y destrezas cognitivas solo basta ser un estudiante autónomo: tener un poco de disciplina, de compromiso y de interés. Haga lo posible para cumplir con el cronograma propuesto para mejores resultados en el proceso.

Muchos éxitos,

esther l

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Estimado estudiante:

tenga presente que para apoyar el proceso de aprendizaje de la unidad temática Ondas, es apropiado tener claridad sobre las características básicas relevantes tanto del MCU como del MAS con la interpretación y cálculos respectivos de los parámetros que los caracterizan y relacionan; por tanto la realización de los 2 experimentos permitirán aclarar y mejorar su comprensión de los fenómenos relacionados con el movimiento periódico para realizar el estudio de Ondas.

Los experimentos propuestos ya han sido probados y realizados durante varios años por otras personas en circunstancias similares o con una carga académica superior a la que tienen los estudiantes actuales o una carga laboral entre 8 y 10 horas diarias adicional a la carga académica, por lo que requieren una dedicación semanal extra-clase: entre 2 horas mínimo y 3 horas máximo dependiendo de su capacidad de concentración y de lectura comprensiva y analítica las cuales irán mejorando con esta práctica. Para salir adelante en este proceso donde la persona más beneficiada es el estudiante mismo tanto para su formación integral, para su educabilidad y desarrollo de habilidades y destrezas cognitivas solo basta ser un estudiante autónomo: tener un poco de disciplina, de compromiso y de interés. Haga lo posible para cumplir con el cronograma propuesto para mejores resultados en el proceso.

Los experimentos seleccionados para apoyar el proceso de la unidad temática Ondas son:

Práctica 1. Movimiento armónico simple. MOdalidad: virtual

Práctica 2. Movimiento Ondulatorio. Modalidad: virtual

Muchos éxitos,

estherl

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Nombre de la persona que lo realizó:

Fecha realización consulta:

Fecha socialización:

Tema: Ondas. Preliminares

Objetivo: facilitar el estudio de aspectos relacionados con Ondas al estudiar algunos términos básicos de la temática.

Dinámica de la actividad: familiarizarse con las ecuaciones del MCU y del MAS, parafrasee los términos que se listan y complete los que no se caracterizan. Para ello lea cuidadosamente al respecto y escriba con sus propias palabras cada término listado (extensión máxima para cada uno: 3 renglones)

Ecuaciones del MCU

Posición: x = A* cos (Θ); Θ = ω*t; x en m

Velocidad: v = - A*ω*sen (ω*t ); v en m/s

Aceleración: a = - A* ω E2*cos (ω*t) = - ω E2* x; a en m/sE2 

Fuerza aplicada a la partícula (2ª ley de Newton) F= m* a = - m* ω E2* x; F en N

Ecuaciones del MAS en un punto arbitrario P(x, y):

Posición: x = A* cos (ω*t +Φ0); Θ = ω*t; Φ0 es la constante de fase o posición inicial para t= 0 en el punto P(x, y), ω= 2*Π*f (es la frecuencia angular); f = 1/T; x en m

Velocidad: v = - A*ω*sen (ω*t +Φ0); v en m/s 

Aceleración: a = - A* ω E2*cos (ω*t +Φ0) = - ω E2* x; a en m/sE2

Fuerza aplicada a la partícula (2ª ley de Newton) F= m* a = - m* ω E2* x; F en N

Periodo del MAS para el sistema masa-resorte: T= 2*Π √(m/K):, T en s/rad

Periodo del MAS para el péndulo: T= 2*Π √(l/g):, T en s/rad

Onda: meneo en el espacio y el tiempo. Constituye una vibración

Vibración: movimiento oscilatorio

Oscilación: es un ir y venir respecto a una posición de equilibrio generando el MAS el cual genera una sinusoide

Un MAS se caracteriza porque la fuerza restauradora es proporcional al desplazamiento respecto a la posición de equilibrio (ley de Hooke), para deslazamientos pequeños (ángulos menores de 10 grados)

Cresta: puntos altos de la onda

Valle: puntos bajos de la onda

Posición de equilibrio: punto medio de la vibración

Amplitud (A): Distancia desde el punto medio hasta la cresta o el valle de la onda/es el máximo desplazamiento respecto a la posición de equilibrio

Longitud de onda (λ): es la distancia entre la cima de una cresta y la cima de la siguiente cresta/es la distancia entre partes idénticas sucesivas de la onda

Dimensiones de λ para:

ondas de mar: varios metros

estanques: varios centímetros

ondas de luz: varios nanómetros

Frecuencia: número de vibraciones completas en el tiempo

Ciclo: un viaje completo (ida=vuelta)

Hertz (Hz): unidades de frecuencia en ciclos por segundo

Dimensiones de diferentes rangos de frecuencia:

muy alta frecuencia: MHz, GHz;

horno micro ondas: GHZ

Frecuencias de ondas de radio:

AM: KHz,

FM: MHz,

Radar: GHz

Para el radio indica la frecuencia con la que se obliga a los electrones a vibrar en la antena de al torre de transmisión de una estación radio fónica

Rango de frecuencia visible: I (10E-14, 10E-15)

Posición de la onda en un punto arbitrario P(x, y): x = A*cos (Θ+Φ0), con Θ =ω*t y Φ0 es la constante de fase o posición inicial de la onda para un tiempo nulo.

Resonancia mecánica: cuando la frecuencia de la fuerza aplicada a un sistema que vibra es igual a la frecuencia normal de oscilación del sistema y no existe rozamiento ni otro mecanismo que disipe la energía al sistema y la amplitud aumentara indefinidamente

Frecuencia normal de oscilación:

Resonancia:

eléctrica: un receptor de onda de radio o de onda de TV entra en resonancia eléctrica con el emisor al seleccionar una emisora o un canal

óptica: se presenta entre los átomos de un gas a baja presión y las ondas luminosas procedentes de una lámpara que contenga los mismos átomos

acústica: se presenta entre dos o más diapasones separados una distancia determinada el uno del otro y uno de ellos el golpeado y este es silenciado súbitamente se escuchará el segundo (y los demás): Para eliminar la resonancia acústica se coloca entre los diapasones objetos flexibles como cera o barro para moldear.

Objetos flexibles acústicamente:

Forma de entrega: registrar el pre informe y el informe en el portafolio y diligenciar la planilla de evaluación respectiva; además socializar en el aula de clase.

Fecha máxima de entrega: la acordada en le salon de clase

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Nombre de la persona que lo realizó

Fecha realización consulta:

Fecha socialización:

Tema: Ondas. Preliminares

Objetivo: facilitar el estudio de aspectos relacionados con Ondas al estudiar algunas ideas básicas de la temática.

Dinámica de la actividad: parafrasear los términos que se listan a continuación. Para ello debe leer cuidadosamente al respecto y escribir con sus propias palabras cada término indicado incluyendo aquellos que no están explicados (extensión máxima para cada uno: 3 renglones)

Un péndulo simple oscila con un periodo proporcional a la raíz cuadrada de su longitud. T α √ (ℓ).

La frecuencia de un péndulo es e inverso del periodo. f ≈ 1/T.

El movimiento armónico simple tiene amplitud, tiempo periódico, y frecuencia.

La resonancia ocurre cuando un cuerpo oscila a su propia frecuencia natural como resultado de impulsos recibido de otro sistema

Un movimiento de onda es un movimiento oscilatorio, cuyas propiedades se demuestran mediante una sinusoide.

El movimiento de onda tiene una velocidad v, una longitud de onda λ, y una frecuencia f. v =f*λ

La dirección de propagación de un movimiento de onda es perpendicular al frente de onda.

Frente de onda

Los rayos representan la dirección d e propagación de un movimiento de onda.

Rayos

El movimiento de onda se puede reflejar y refractar

La refracción de un movimiento de onda se debe a velocidades diferentes en medios diferentes.

El índice de refracción (η):

a ⁿb =Va / Vb = λ a / λ b = sen(i) / sen(r)

La interferencia se produce cuando los movimientos de onda se superponen

Los nodos que aparecen en los modelos de interferencia son puntos en donde no hay desplazamiento

Los antinodos de los modelos de interferencia son puntos de máximo desplazamiento.

Los nodos ocurren cuando dos movimientos de onda están fuera de fase por 180⁰.

Los nodos ocurren cuando la diferencia de distancia entre dos fuentes es un múltiplo impar de λ /2 y los antinodos cuando la distancia es un múltiplo par de λ /2

Las ondas estacionarias se producen cuando dos movimientos de onda de la misma frecuencia viajan en direcciones opuestas y producen interferencia

La difracción ocurre cuando un movimiento de onda se dobla para pasar por un obstáculo

La cantidad de difracción depende d la longitud de onda

La energía se puede transferir mediante un movimiento de ondas o mediante partículas

Los movimientos de onda y las partículas se pueden reflejar y refractar

Solamente los movimientos de onda producen interferencia y difracción

Recomendaciones bibliográficas:

Física II de la colección Santillana; Física Conceptual de Paul Hewitt; Física. Conceptos y aplicaciones de Tippens; Física de Resnik; Física de Sears-zemansky-Joung

BIBLIOGRAFÍA (escriba solo la bibliografía consultada, para ello tenga presente las normas)

Forma de entrega: registrar la consulta en el portafolio y diligenciar la planilla de evaluación respectiva; además socializar en el aula de clase.

Fecha máxima de entrega: la acordada en le salon de clase

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Estimado estudiante:

tenga presente que para apoyar el proceso de sonido y luz, es apropiado tener claridad sobre las características básicas relevantes tanto del MCU como del MAS (unidad 1) con la interpretación y cálculos respectivos de los parámetros que los caracterizan y relacionan; por tanto la realización de las 8 actividades de aprendizaje propuestas inicialmente permitirán una mejor fundamentación teórica, práctica y matemática para realizar el estudio de sonido y luz.

Las actividades ya han sido probadas y realizadas durante varios años por otras personas en circunstancias similares o con una carga académica superior a la que tienen los estudiantes actuales o una carga laboral entre 8 y 10 horas diarias adicional a la carga académica, por lo que requieren una dedicación semanal extra-clase: entre 5 horas mínimo y 7 horas máximo (una hora diaria aproximadamente) dependiendo de su capacidad de concentración y de lectura comprensiva y analítica las cuales irán mejorando con esta práctica. Para salir adelante en este proceso donde la persona más beneficiada es el estudiante mismo tanto para su formación integral, para su educabilidad y desarrollo de habilidades y destrezas cognitivas solo basta ser un estudiante autónomo: tener un poco de disciplina, de compromiso y de interés. Haga lo posible para cumplir con el cronograma propuesto para mejores resultados en el proceso.

Las actividades propuestas para apoyar el proceso de la unidad 1: Movimiento periódico incluyendo la orientación teórica y los experimentos seleccionados son:

A1-U3.- Orientación teórica

A2-U3. Orientación teórica

A3-S2. Experimento 1

A4-S3. Orientación teórica

A5-S3. Experimento 2

A6-S3. Orientación teórica

A7-S4. Experimento 3

A8-S5. Ejercicios numéricos

Muchos éxitos,

esther l

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Capitulo I. M. A. S. Ejercicios tipo.

Tema: MAS (péndulo simple coplanar y sistema masa-resorte).

Objetivo: adquirir destreza en el análisis además del manejo matemático de situaciones en que se presenta el MAS para el comportamiento de la energía y del movimiento, para lo cual es necesario establecer relaciones entre las variables observadas.

Dinámica de la actividad: analizar el comportamiento de la energía y del movimiento del MAS para un péndulo simple coplanar y un sistema masa resorte, además de resolver numéricamente los ejercicios propuestos.

Estudio del MAS: péndulo y sistema masa-resorte

Para cada uno de los casos que se presentan a continuación, se pide:

a) hacer el análisis de la energía, para un periodo, al menos cada cuarto de periodo.

b) hacer el análisis del movimiento (posición, velocidad, aceleración, etc.)

c) hacer comparaciones entre los diferentes casos y sacar conclusiones sobre la energía y el movimiento.

Casos:

1_Consideres un cuerpo suspendido de un resorte en posición de equilibrio. La masa del cuerpo es de 1 Kg y la constante elástica del resorte es de 100 N/m. Hacer el análisis cuando el resorte oscila alrededor de la posición de equilibrio después de ser estirado 5 cm.

2_ Hacer el análisis para un cuerpo suspendido de un resorte en posición de equilibrio, con un periodo de oscilación es de Π/5 s cuando el resorte se aleja 5 cm de la posición de equilibrio; además calcular la posición cuando ha transcurrido dos segundos de movimiento y graficar la elongación en función del tiempo.

3_Hacer el análisis para un objeto que vibra de la forma X=5 cos (Π*t), con X en cm y t en s; además calcular la posición del objeto para t=1/3 s.

4_Hacer el análisis para un objeto con MAS que ocupa 20 veces la posición de equilibrio durante 20 s.

5_Hacer el análisis para un objeto con MAS que oscila con periodo de 2 s y amplitud 5 cm, además calcular los valores de la elongación si parte de X=5 cm, para t=0, ¼, ½, ¾, 1, 5/4, 3/2, 7/4 y 2 s.

6_Hacer el análisis para un objeto describe un MAS para X=f(t) tal que:

7_Hacer el análisis para un resorte que experimenta diferente estiramiento dependiendo de la fuerza aplicada como se indica en la tabla siguiente:

Además representar gráficamente la fuerza en función del alargamiento

8_Hacer el análisis para un cuerpo atado a un resorte que oscila. La masa del cuerpo es 4,5 Kg, la constante del resorte es de 200 N/m, la velocidad del cuerpo cuando pasa por la posición de equilibrio es de 2 m/s.

9_Hacer el análisis para un cuerpo atado a un resorte que oscila 3 cm alrededor de la posición de equilibrio. La masa del cuerpo es de 200g, la constante elástica del resorte es de 50 N/m.

10_Hacer el análisis cuando la relación entre la longitud y el periodo de un péndulo está dada por:

Además, calcular el valor de la gravedad del sitio donde se encuentra le péndulo

11_Hacer el análisis para un objeto atado a un resorte oscila con MAS alrededor de su posición de equilibrio. La masa del cuerpo es de 1 Kg y la energía de 40 J cuando la masa pasa por la posición de equilibrio. Además, calcular la velocidad del sistema cuando la masa pasa por la posición de equilibrio

12_Hacer el análisis de un péndulo oscila libremente alrededor de la posición de equilibrio. La longitud del péndulo es de 20 cm, la masa de 0,5 Kg y el período es de 1 s. Además, calcular la aceleración de la gravedad en el sitio donde se encuentra el péndulo

13_Hacer el análisis para un péndulo que realiza 300 oscilaciones en 120 s.

14_Hacer el análisis para un cuerpo se encuentra suspendido de un resorte. La masa del cuerpo es de 800 g, la constante elástica del resorte es de 100 N/m. Si el resorte se estira 20 cm a partir de la posición de equilibrio y se suelta y en su trayectoria disipa una energía a causa del rozamiento hasta el 40% de la energía mecánica total del sistema. Además calcular el valor de la distancia que se aleja de la posición de equilibrio en el otro extremo de la trayectoria.

15_Hacer el análisis de un cuerpo que se encuentra suspendido de un resorte en posición de equilibrio. La masa del cuerpo es de 0,5 Kg y la constante elástica del resorte es de 80 N/m. El resorte oscila alrededor de la posición de equilibrio después de ser estirado 10 cm. Además, calcular la rapidez del cuerpo cuando está a 5 cm de la posición de equilibrio.

Forma de entrega: registrar análisis y cálculos en el diario de campo, diligencie las planilla de evaluación; además, socializar en el aula de clase.

Fecha máxima de entrega: La acordada en el salon de clase .

Muchos éxitos.

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Identificación del equipo qu elo realizó

Fecha realización realización:

Fecha socialización:

Tema: Superposición de ondas-Simulación

Objetivo: facilitar el estudio y comprensión de la superposición de ondas desde una simulación

Dinámica de la actividad: representar en papel milimetrado ejemplos gráficos de la superposición constructiva, destructiva y nula de ondas después de observar detenidamente la simulación en

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/applets/Hwang/ntnujava/waveSuperposition/waveSuperposition_s.htm

http://www.her.itesm.mx/academia/profesional/cursos/fisica_2000/FisicaII/Movimiento-Ondulatorio/lab_virtual.html

Forma de entrega: registrar observaciones y gráficas en el portafolio y diligenciar la planilla de evaluación respectiva; además socializar en el aula de clase.

Fecha máxima de entrega: la acordada en el salon de clase

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