16 Campos y ondas

Summary

El video script explora campos y ondas, desde líneas de fuerza hasta ondas electromagnéticas. Describe cómo las ondas se propagan, la interferencia constructiva y destructiva, y las ondas estacionarias. Maxwell predijo la propagación de campos electromagnéticos como ondas transversales, verificadas por el experimento de Hertz. Además, explica la reflexión y refracción de la luz, y cómo se generan las ondas estacionarias. La superposición de ondas permite entender fenómenos como la interferencia y la difracción, concluyendo el módulo 16 de física conceptual para udar.

Takeaways

• 🌐 El concepto de campo fue desarrollado para explicar el efecto de una distribución de carga eléctrica en una carga de prueba.
• 🔋 La idea de líneas de fuerza es un concepto fundamental asociado al campo, representando las trayectorias que tomaría una carga de prueba en el campo.
• 📊 El flujo de campo a través de una superficie que encierra una carga eléctrica es diferente de cero, mientras que el flujo de campo magnético es siempre cero, debido a que las líneas de campo son cerradas.
• 🧲 Las líneas de campo magnética salen de un polo y entran en el otro, y no se pueden separar un polo Norte de un polo Sur.
• 🌌 Las variaciones de los campos eléctricos generan campos magnéticos, y viceversa, según la teoría electromagnética de Maxwell.
• ✨ La velocidad de las ondas electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz, una predicción teórica importante de la teoría de Maxwell.
• 📶 La luz es un fenómeno ondulatorio transversal, lo que significa que su desplazamiento es perpendicular a la dirección de propagación.
• 🌉 La interferencia y la difracción son fenómenos fundamentales en la física ondulatoria que permiten explicar leyes básicas de la luz, como la reflexión y la refracción.
• 🌀 Las ondas estacionarias son producidas cuando las ondas reflejadas en un medio se superponen, creando nodos y antinodales.
• 📈 La longitud de onda es la distancia que recorre la perturbación en un tiempo igual al periodo, y la velocidad es la longitud de onda recorrida en un tiempo igual al periodo.
• 🔬 El experimento de Heinrich Hertz confirmó la existencia de ondas electromagnéticas y fue fundamental para el desarrollo de las telecomunicaciones.

Q & A

¿Qué es el concepto de campo en física y cómo se relaciona con una carga eléctrica?

El concepto de campo en física se desarrolló para explicar el efecto que una distribución de carga eléctrica en el espacio produce sobre una carga de prueba. Se asocia con la idea de líneas de fuerza que representan las posibles trayectorias que tomaría una carga de prueba en la vecindad de una carga positiva.

¿Cómo se define el flujo de campo y cómo se relaciona con una superficie cerrada que encierra una carga eléctrica?

El flujo de campo se define como el número de líneas de campo que atraviesan una superficie. Si la carga está rodeada por una superficie completamente cerrada, el flujo de campo a través de esa superficie es diferente de cero, lo que indica la existencia de una carga eléctrica encierra.

¿Por qué las líneas de campo magnética no pueden separarse y cómo se relaciona esto con el dipolo magnético?

Las líneas de campo magnética no pueden separarse porque están siempre asociadas a un dipolo magnético, que consiste en un polo Norte y un polo Sur. Esto se debe a que el campo magnético es produced por un imán y las líneas de campo salen del polo positivo (Norte) y llegan al polo negativo (Sur).

¿Cómo se describe el campo magnético en términos de flujo y por qué es diferente al campo eléctrico?

El campo magnético se describe como un flujo de líneas de campo que siempre son cerradas. Esto significa que el número de líneas que salen de un polo es igual al número de líneas que entran en el otro polo, lo que resulta en un flujo de campo magnético de cero. En contraste, el campo eléctrico tiene un flujo de líneas de campo diferente de cero, indicando la presencia de cargas eléctricas.

¿Cuál fue una de las predicciones teóricas más importantes de la teoría electromagnética de Maxwell?

Una de las predicciones teóricas más importantes de la teoría electromagnética de Maxwell fue que las variaciones del campo electromagnético se propagan como ondas transversales a la velocidad de la luz, lo que sugiere que la luz es un fenómeno ondulatorio transversal.

¿Qué fenómeno demuestra que la luz es una onda electromagnética y cómo se relaciona con las ondas transversales?

El fenómeno de las ondas transversales demuestra que la luz es una onda electromagnética. Esto se debe a que las ondas transversales son aquellas en las que la oscilación es perpendicular a la dirección de propagación de la onda, lo que coincide con la naturaleza de la luz según la teoría electromagnética.

¿Cómo se describen las ondas longitudinales y cómo se diferencian de las ondas transversales?

Las ondas longitudinales son aquellas en las que la perturbación o oscilación tiene la misma dirección que la propagación de la onda, como ocurre en un resorte al encogerse y liberar energía. Se diferencian de las ondas transversales porque en estas últimas, la oscilación es perpendicular a la dirección de propagación.

¿Quién fue Heinrich Hertz y qué contribución tuvo en la demostración de las ondas electromagnéticas?

Heinrich Hertz fue un científico alemán que experimentalmente verificó la existencia de ondas electromagnéticas. Su experimento consistió en generar una corriente oscilante en un circuito compuesto de un condensador y una bobina, lo que produjo un campo electromagnético oscilante. Hertz pudo producir chispas a distancia, demostrando así la propagación de estas ondas.

¿Qué es una perturbación periódica y cómo se relaciona con el concepto de onda?

Una perturbación periódica es una alteración que se repite en un patrón regular en el tiempo. Se relaciona con el concepto de onda porque una onda es una perturbación periódica que se propaga a través de un medio, realizando oscilaciones alrededor de un punto de equilibrio sin un desplazamiento neto de materia.

¿Cómo se define la longitud de onda y cómo se relaciona con el periodo de una onda?

La longitud de onda se define como la distancia que recorre una perturbación en un tiempo igual al periodo. El periodo es el tiempo necesario para que una perturbación realice un ciclo completo. La longitud de onda es igual a la distancia que separa dos puntos de máxima de la onda en un mismo instante.

¿Qué fenómenos ondulatorios son fundamentales para entender la representación ondulatoria de la luz y cómo se relacionan con las ondas estacionarias?

Los fenómenos ondulatorios fundamentales para entender la representación ondulatoria de la luz son la interferencia y la difracción. Estos fenómenos se pueden observar en las ondas estacionarias, donde la luz reflejada de una superficie o una cavidad se superpone a sí misma, creando nodos y antinodales, lo que permite explicar fenómenos como la reflexión, la refracción y la difracción de la luz.

Outlines

00:00

🎓 Introducción a los Campos y Ondas

Este primer párrafo introduce el módulo 16 del capítulo 4, enfocado en la comprensión de campos y ondas. Se menciona que el concepto de campo fue desarrollado para explicar el efecto de una distribución de carga eléctrica en una carga de prueba. Se destaca la importancia del concepto de línea de fuerza y se introduce el concepto de flujo de campo, que es el número de líneas de campo que atraviesan una superficie que encierra una carga eléctrica. Además, se contrasta el flujo de líneas de campo en un campo eléctrico con el de un campo magnético, donde las líneas son cerradas y el flujo es cero. Finalmente, se menciona la contribución de Maxwell al descubrimiento de que las variaciones de los campos eléctricos generan campos magnéticos y viceversa, y la propagación de estas variaciones como ondas transversales a la velocidad de la luz.

05:00

🌐 Características de las Ondas Electromagnéticas

El segundo párrafo profundiza en la naturaleza de las ondas electromagnéticas. Se describe cómo las ondas se propagan como perturbaciones periódicas en un medio, y cómo estas perturbaciones se describen utilizando funciones seno o coseno. Se introduce el concepto de longitud de onda y velocidad, que son fundamentales para entender cómo se desplazan las ondas. Además, se explica cómo las ondas electromagnéticas se propagan en forma de ondas transversales a la velocidad de la luz, y cómo esta predicción fue verificada experimentalmente por Heinrich Hertz. Se menciona cómo el experimento de Hertz permitió no solo verificar la existencia de ondas electromagnéticas sino también abrir la posibilidad de transmitir señales a distancia, lo que llevó a un desarrollo tecnológico significativo en las telecomunicaciones.

10:04

🌀 Propagación y Caracterización de las Ondas

Este párrafo explora la propagación de las ondas y su caracterización. Se describe cómo una perturbación en un medio se propaga en todas las direcciones, formando una onda circular. Se introduce el concepto de rayo como la trayectoria perpendicular a todos los frentes de onda. Se discuten los fenómenos de interferencia y difracción, que son cruciales para definir los fenómenos ondulatorios. Se explica la ley de reflexión y la ley de refracción en el contexto de la teoría ondulatoria de la luz, y cómo estos fenómenos pueden ser explicados a través del modelo ondulatorio. Además, se menciona el concepto de superposición de ondas y cómo se relaciona con la interferencia de ondas y los pulsos que se propagan en un medio.

15:05

📶 Ondas Estacionarias y sus Aplicaciones

El cuarto párrafo se centra en las ondas estacionarias, que son ondas que se producen en un medio, como una cuerda tensa o una cavidad, y que tienen modos de oscilación específicos. Se describe cómo se generan nodos y antinodales en estas ondas, y cómo estas características son útiles para interpretar experimentos y fenómenos físicos, como la naturaleza ondulatoria de la luz. Se muestra cómo la superposición de ondas provenientes de dos fuentes puntuales puede resultar en interferencia constructiva y destructiva, formando patrones de máximas y mínimas de intensidad en una pantalla o superficie. Se destaca la importancia de estas observaciones para entender la propagación de la luz y sus propiedades ondulatorias.

20:06

🔬 Experimentos y Demostraciones de Ondas

Este párrafo presenta experimentos y demostraciones que sirven para ilustrar la naturaleza ondulatoria de las ondas. Se discute cómo la generación de ondas estacionarias en un medio puede ayudar a interpretar y demostrar que la luz es un fenómeno ondulatorio. Se describe un experimento en el que se superponen ondas de dos fuentes puntuales, creando patrones de interferencia que son fundamentales para entender cómo las ondas se comportan cuando provienen de múltiples orígenes. Se menciona cómo estas demostraciones son esenciales para la comprensión de conceptos complejos en física, como la interferencia, la difracción y la propagación de las ondas a través de diferentes medios.

25:08

📚 Conclusión del Módulo de Física Conceptual

El sexto y último párrafo concluye el módulo 16 del capítulo 4 del curso de física conceptual. Se resalta que se ha proporcionado una visión completa del fenómeno ondulatorio y se destaca la importancia de la representación ondulatoria para entender fenómenos complejos como la interferencia y la difracción. Se menciona que esta comprensión es esencial para el estudio de la física y la teoría electromagnética. El módulo termina con una nota musical, simbolizando el final de la lección y la culminación del aprendizaje en este tema específico.

Keywords

💡Campo

El campo, especialmente el campo eléctrico, es un concepto fundamental en física que describe la influencia que una carga eléctrica tiene sobre su entorno. En el video, se destaca que el campo fue desarrollado inicialmente para explicar el efecto de una distribución de cargas eléctricas en una carga de prueba. Este concepto es esencial para entender cómo las cargas eléctricas interactúan y cómo se propagan las fuerzas a través del espacio.

💡Líneas de fuerza

Las líneas de fuerza son una representación gráfica utilizada para ilustrar el campo, especialmente en el caso de campos eléctricos. En el video, se menciona que estas líneas señalan las posibles trayectorias que una carga de prueba tomaría en presencia de una carga positiva. Son cruciales para visualizar y entender la dirección y la intensidad del campo en un punto dado.

💡Flujo de campo

El flujo de campo se refiere a la cantidad de líneas de campo que atraviesan una superficie. En el contexto del video, se define como el número de líneas de campo que cruzan una superficie cerrada que contiene una carga eléctrica. Este concepto es importante para entender cómo el campo se distribuye y se transmite a través de diferentes regiones del espacio.

💡Campo magnético

Un campo magnético es un campo vectorial que describe la fuerza magnética en un punto en particular en el espacio. En el video, se discute cómo las líneas de campo magnética son cerradas, lo que significa que salen de un polo norte y entran en un polo sur, lo que es distinto del campo eléctrico. Esta característica es fundamental para la comprensión de la naturaleza del magnetismo.

💡Onda electromagnética

Las ondas electromagnéticas son una familia de ondas que incluyen la luz y otros tipos de radiación, como las ondas de radio y las microondas. El video destaca que, según la teoría electromagnética de Maxwell, estas ondas se propagan como ondas transversales a la velocidad de la luz. La comprensión de las ondas electromagnéticas es crucial para la tecnología moderna, incluyendo la comunicación y la información.

💡Teoría de Maxwell

La teoría electromagnética de James Clerk Maxwell es una de las teorías más influyentes en la física moderna. En el video, se menciona cómo Maxwell predijo la existencia de ondas electromagnéticas y cómo su trabajo unió la electricidad, el magnetismo y la óptica. La teoría de Maxwell también predijo la velocidad de la luz, lo que aumentó su credibilidad.

💡Onda transversal

Una onda transversal es aquella en la cual las partículas del medio oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. En el video, se utiliza el ejemplo de una cuerda para ilustrar este concepto. Las ondas transversales son esenciales para entender el movimiento ondulatorio y son un componente clave en la descripción de las ondas electromagnéticas.

💡Interferencia

La interferencia ocurre cuando dos o más ondas se superponen y producen un efecto combinado. En el video, se discute cómo la interferencia puede ser constructiva o destructiva, dependiendo de si las ondas se alinean para aumentar o disminuir la amplitud. Este fenómeno es crucial para la comprensión de cómo las ondas se combinan y afectan la intensidad de la radiación en diferentes puntos del espacio.

💡Difracción

La difracción es el cambio en la dirección de propagación de una onda que ocurre cuando la onda encuentra un obstáculo o una abertura del tamaño similar o menor que la longitud de onda. Aunque no se menciona explícitamente en el video, está relacionada con los conceptos discutidos, como la superposición de ondas y la generación de patrones de onda complejos al rodear objetos o pasarse a través de aperturas.

💡Nodos y antinodes

En el contexto de las ondas estacionarias, los nodos son puntos donde la amplitud de la onda es cero, mientras que los antinodes o sitios de máximas son puntos donde la amplitud alcanza su valor máximo. En el video, se describe cómo estos conceptos son importantes para entender la distribución de energía en una onda estacionaria y cómo se ven afectados por la geometría del medio a través del cual se propaga la onda.

💡Onda longitudinal

Una onda longitudinal es aquella en la cual las partículas del medio oscilan a lo largo de la dirección de propagación de la onda. En el video, se contrasta con las ondas transversales y se utiliza el ejemplo de un resorte para ilustrar este concepto. A pesar de no ser el tema principal del video, la comprensión de las ondas longitudinales es importante para una visión completa del comportamiento ondulatorio.

Highlights

El concepto de campo fue desarrollado para explicar el efecto de una distribución de carga eléctrica en el espacio.

La idea de línea de fuerza es un concepto importante asociado al análisis del campo.

Las líneas de campo de una carga positiva señalan las posibles direcciones de movimiento de una carga de prueba.

El flujo de campo es el número de líneas de campo que atraviesan una superficie cerrada que encierra una carga.

Las líneas de campo magnética son cerradas y no hay forma de separar un polo Norte de un polo Sur.

El campo magnético está asociado a la existencia de un dipolo magnético y las líneas de campo salen del polo positivo y llegan al polo negativo.

El flujo de líneas de campo magnético siempre es cero, lo que indica la naturaleza cerrada del campo.

Las variaciones de los campos eléctricos generan campos magnéticos, y viceversa, según la teoría de Maxwell.

Las variaciones del campo electromagnético se propagan como ondas transversales a la velocidad de la luz.

La teoría electromagnética de Maxwell predijo que la luz es un fenómeno ondulatorio transversal.

Las ondas transversales son aquellas en las que la perturbación oscila perpendicular al frente de onda.

Las ondas longitudinales, como en un resorte, oscilan en la misma dirección que la propagación de la perturbación.

El experimento de Heinrich Hertz verificó la existencia de ondas electromagnéticas y su capacidad para transmitir señales a distancia.

Las ondas son perturbaciones periódicas que se propagan en un medio sin un desplazamiento neto de materia.

La longitud de onda es la distancia que recorre la perturbación en un tiempo igual al periodo.

La velocidad de una onda es igual a la longitud de onda recorrida en un tiempo igual al periodo.

Los fenómenos de interferencia y difracción son fundamentales para entender la naturaleza ondulatoria de la luz.

La superposición de ondas es clave para explicar fenómenos como la interferencia constructiva y destructiva.

Las ondas estacionarias son oscilaciones que se producen en un medio y se ven afectadas por su longitud y características.

El experimento de las dos fuentes puntuales demuestra cómo la superposición de ondas puede resultar en interferencia constructiva o destructiva.

Transcripts

[Música]

H

[Música]

Bienvenidos a udar al módulo 16 del

capítulo 4 hoy hablaremos sobre Campos y

ondas después de estudiar este módulo

Usted estará en capacidad de resolver

los siguientes problemas y contestar

siguientes

[Música]

preguntas

[Música]

ah

el concepto de campo es un concepto que

inicialmente se desarrolló para poder

explicar el efecto que una distribución

de carga eléctrica en el espacio produce

sobre una carga de prueba el concepto

más importante asociado a la idea de

campo es el concepto de línea de fuerza

si miramos la figura que tenemos en el

monitor entonces podemos

eh apreciar la representación más

sencilla del campo más elemental el

campo debido a una carga positiva estas

líneas señalan todas las posibles

direcciones en las que se movería una

carga de prueba que se pone en la

vecindad de esta carga positiva Ahora

hay un concepto supremamente

importante asociado al análisis del

campo como ento vectorial si la carga es

rodeada por una superficie completamente

cerrada que aquí se representa por esta

curva que limita la zona gris entonces

podemos definir el concepto de flujo de

campo como el número de líneas de campo

que atraviesa la superficie entonces

podemos ver que el flujo de líneas de

campo a través de una superficie que

encierra una carga eléctrica es

diferente de

cero si pasamos a la representación de

un campo magnético Y de nuevo hacemos la

construcción de las líneas de campo como

todas las posibles trayectorias y todas

las posibles orientaciones que un dipolo

de prueba colocado alrededor de una

barra magnética puede tomar entonces de

nuevo construimos las líneas de campo En

el caso de las líneas de campo magnético

sabemos que es imposible separar un Polo

Norte de un Polo Sur un polo positivo de

un polo negativo y entonces el campo

magnético siempre necesariamente está

asociado a estos dos elementos a la

existencia de un dipolo magnético la

característica del campo magnético

producido por un imán es que las líneas

de campo salen del Polo positivo o del

Polo Norte y llegan al Polo negativo o

Polo Sur pero eh lo más representativo

de estas líneas de campo es que son

cerradas de tal forma que si un imán o

cualquier región alrededor de un campo

magnético es encerrada por una

superficie veremos que el número de

líneas que salen en este caso

representadas por las líneas que están

saliendo aquí en el Polo Norte es igual

al número de líneas que entran entonces

podemos decir que si el campo eléctrico

se caracteriza porque eh veíamos en la

en la figura anterior una carga

eléctrica siempre tiene un flujo de

líneas de campo diferente de cero el

campo magnético está caracterizado

porque las líneas de campo magnético son

cerradas y esto se representa diciendo

que el flujo de líneas de campo

magnético eh siempre es

[Música]

cero la posibilidad de representar los

campos eléctricos y los campos

magnéticos mediante eh Campos

vectoriales facilitó la eh descripción

de los fenómenos

electromagnéticos sabemos que los

fenómenos magnéticos se pueden explicar

a partir de El desplazamiento de cargas

eléctricas una de las notables

realizaciones del trabajo de Maxwell al

escribir su teoría campo electrom

magnético fue también el descubrimiento

de que las variaciones de los campos

eléctricos generan campos magnéticos de

la misma manera que las variaciones de

los campos magnéticos generan Campos

eléctricos una consecuencia del Análisis

matemático de las ecuaciones del campo

electromagnético fue que las variaciones

del campo electromagnético hablando ya

de una manera completamente general las

variaciones del campo electr magnético

se propagan como ondas transversales a

la velocidad de la luz Esta es

posiblemente una de las eh predicciones

teóricas más importantes que realizó la

teoría de Maxwell puesto que ya se había

previamente establecido que la luz era

algún tipo de fenómeno ondulatorio

transversal la velocidad de la luz había

sido deducida o había sido mejor medida

experimentalmente con una gran precisión

gracias a los experimentos

interferometric de fiso Pero antes de El

interferómetro de fiso eh la observación

astronómica había dado también una buena

indicación de los valores de la

velocidad de la luz el hecho de poder

calcular a partir de primeros principios

y de una manera completamente teórica la

velocidad de la luz eh confiere un alto

grado de credibilidad a la teoría

electromagnética de Maxwell además de

realizar la la síntesis de la teoría de

la electricidad la teoría del magnetismo

y la teoría de la óptica ahora qué

quiere decir realmente que la luz es una

onda electromagnética Qué es una onda

electromagnética y Qué es una onda

transversal miremos esta diapositiva y

entonces podemos entender lo que es una

onda transversal Si vemos en la parte

superior esta realización en una cuerda

una perturbación en una cuerda como la

que se representa acá se corresponde al

desplazamiento de cada una de las partes

de la cuerda en este caso de un látigo

cada una de estas partes se desplaza

oscila perpendicularmente

a el desplazamiento de la onda entonces

por eso este tipo de ondas se denomina

una onda transversal eh la onda pues más

típica del del movimiento ondulatorio

transversal es la onda en una cuerda

pero también las ondas que se que se

generan en la superficie del agua cuando

hay algún tipo de perturbación son ondas

transversales por eh contraposición a

las ondas transversales podemos hablar

de ondas longitudinales por ejemplo en

un resorte cuando se produce una

perturbación una un encogimiento de un

resorte y se libera Entonces esta

perturbación se propaga a lo largo del

resorte oscilando hacia delante y hacia

atrás en la dirección de propagación de

la perturbación entonces a estas ondas

en las que la perturbación eh eh

corresponde a una oscilación que tiene

la misma dirección que la propagación de

la perturbación se le llaman ondas

[Música]

longitudinales

[Música]

la predicción de las ecuaciones de

Maxwell de que los campos

electromagnéticos se propagan en forma

de ondas eh transversales a la velocidad

de la Luz fue verificada de una manera

experimental unos años más tarde por

henrich

herz el experimento de herz básicamente

con consistió en lo siguiente

eh en un dispositivo electrónico se

genera una corriente oscilante una

corriente se puede eh puede oscilar si

el circuito está compuesto de un

condensador y una bobina al cerrar el

circuito entonces la

corriente oscila la oscilación de la

corriente corresponde entonces a un

campo electromagnético

para que haya una corriente oscilante

tiene que haber un campo eléctrico

oscilante si hay un campo eléctrico

oscilante habrá un campo magnético

perpendicular oscilante y el resultado

neto Es que este campo magnético o

electromagnético se propaga eh más

adelante existía un dispositivo que era

un par de esferas cargadas conectadas a

una diferencia de potencial muy cerca

del potencial de ruptura quiere decir

que cualquier pequeño desbalance del

potencial eléctrico hace que se produzca

una chispa entre estos dos elementos

efectivamente entonces herch pudo

producir chispas a distancia a partir de

la generación de corrientes eléctricas

oscilantes de esta manera se verificó la

eh existencia de ondas electromagnéticas

Por una parte y por otra parte se

hizo se dio la posibilidad de transmitir

señales a dist ancia por medios

electromagnéticos dio lugar en este

momento el experimento de herz a uno de

los más notables desarrollos

tecnológicos que más impacto ha tenido

seguramente en la historia de la

humanidad puesto que vimos en la era de

las telecomunicaciones y estas

telecomunicaciones son posibles Gracias

precisamente a lo que ha llegado a

denominarse las ondas jian que en

realidad son ondas

electromagnéticas

[Música]

estudiemos un poco más sobre las

características de las ondas Qué son las

ondas en realidad qué caracteriza las

ondas entonces una onda Es una

perturbación periódica que se propaga en

un medio una característica de la onda

es que cada uno de los elementos del

medio sujeto a la perturbación realiza

una oscilación alrededor del punto de

equilibrio y lo que finalmente se

desplaza es un impulso es una energía

pero no hay un desplazamiento neto de

materia veamos en la en el siguiente en

la siguiente grabación el ejemplo

clásico de un pulso entendiendo que una

onda es una una sucesión de pulsos

Entonces tenemos un dispositivo que

llamamos la espina de ondas veamos esta

grabación entonces vemos como el pulso

se propaga a lo largo de toda la espina

pero no hay un desplazamiento neto de

materia en este caso el golpe que se

produce sobre la espina Es una

perturbación que se propaga se refleja

en un borde de la esquina y vuelve y se

devuelve ahora eh miremos acá en esta

diapositiva qué es lo que caracteriza

una onda entonces decimos una onda es

una perturbación una perturbación

periódica las perturbaciones periódicas

se describen por funciones tipo seno o

coseno tal como la que tenemos

representada en esta gráfica hay un eh

un parámetro muy importante de las ondas

y es la distancia que recorre la

perturbación en un tiempo igual al

periodo el periodo es el tiempo

necesario para realizar un ciclo

completo Si nosotros miramos acá en esta

gráfica un ciclo completo es partir

desde cero llegar al máximo volver a

cero bajar al mínimo y llegar nuevamente

a cer0 en en esta realización completa

de un seno se ha realizado un ciclo

completo y el tiempo correspondiente es

exactamente el tiempo de un periodo en

este tiempo la perturbación se ha

desplazado desde este punto a este punto

de una manera gráfica más sencilla uno

puede decir que en un tiempo de un

periodo la perturbación se ha desplazado

exactamente una distancia igual a la que

separa a dos puntos de máxima Esto es lo

que se ha dado en denominar longitud de

onda y entonces nos define un elemento

muy importante la velocidad es un

espacio igual a la longitud de onda

recorrida en un tiempo igual al periodo

Recuerden que la frecuencia a la que

corresponde esta letra f acá es

exactamente el inverso del periodo

eh una perturbación que se produce en un

punto de un medio se propaga en todas

las direcciones entonces eh aquí tenemos

la representación de una onda circular

hay un concepto muy importante que es el

concepto de Rayo el Rayo es la

trayectoria perpendicular a todos los

frentes de onda y entonces en la versión

digamos geométrica de la óptica se decía

la luz se propaga a partir en forma de

rayos después en la representación

ondulatoria de la teoría de la luz se

dice la la luz se propaga como ondas y

los rayos no son más que las

trayectorias perpendiculares a los

frentes de onda Pero lo que

verdaderamente Define eh las los

fenómenos ondulatorios es son los

fenómenos de interferencia y de fracción

aquí en esta diapositiva estamos viendo

como la representación ondulatoria nos

permite explicar las los fenómenos o las

leyes más sencillas de la luz por

ejemplo la ley de la reflexión la la luz

se refleja en así de tal forma que los

rayos de incidencia hacen el mismo

ángulo con la normal que los rayos

reflejados aquí lo representamos como

frente de onda de una perturbación

circular que se reflejan en una

superficie y la representación de rayos

como líneas perpendicular a esos frentes

de onda nos lleva exactamente a la ley

que habíamos mencionado

antes la refracción de la luz se puede

explicar gracias al modelo ondulatorio

suponiendo que la velocidad de las ondas

cambia cuando cambian las

características del medio entonces eh si

la luz pasa de un medio en el que se

propaga a una determinada velocidad a un

medio en que se propaga una velocidad

menor Entonces el efecto neto es que los

frentes de onda se

desvían la desviación de los frentes de

onda tiene una correspondiente

desviación de los rayos o de las

trayectorias perpendiculares a los

frentes de onda y entonces podemos

establecer la ley de snel que dice que

el seno del ángulo de incidencia es al

sen del ángulo de reflexión como el

índice de refracción del medio inicial

es al índice de refracción del segundo

medio aquí tenemos una mejor

representación de lo que es el fenómeno

de la refracción aquí representado de

una manera

esquemática todos estos fenómenos los

podemos expresar eh los podemos explicar

mediante superposición de ondas para

entender la superposición de ondas

Debemos entender la superposición de

pulsos puesto que las ondas no son más

que sucesiones de pulsos si entendemos

que un pulso es una información que se

propaga en un medio diciéndole Por así

decirlo a cada punto del medio que debe

desplazarse una cierta distancia de su

punto de equilibrio y Volver al punto de

equilibrio Entonces el pulso se

caracteriza por una amplitud Esta es la

amplitud de un pulso que viaja en una

dirección y esta es la amplitud dos de

un pulso que viaja en una dirección

contraria Qué sucede cuando dos pulsos

coinciden cuando dos pulsos coinciden

hablamos de la interferencia de ondas la

interferencia de ondas se puede explicar

como la superposición o la la la suma

algebraica de pulsos dos pulsos que

inicialmente se encuentran se superponen

y después cada uno de ellos sigue en la

misma dirección veamos en una

representación en una grabación lo que

es una superposición de pulsos veremos

en esta grabación dos pulsos en

diferentes eh direcciones y con

amplitudes de diferente sentido se

superponen cada uno eh en un determinado

momento coinciden se produce la suma

algebraica y después los pulsos siguen

en su representación Ahora hay

eh cuando uno tiene un sistema que

soporta ondas continuamente eh que está

emitiendo eh pulsaciones

y hay algún punto del sistema donde

estas pulsaciones eh se reflejan

Entonces se produce un fenómeno conocido

como fenómeno de ondas

estacionarias las ondas estacionarias eh

tienen que ver eh se producen eh

dependiendo de la longitud del medio el

medio se puede entender como una cuerda

tensa o como una cavidad Y entonces hay

diferentes posibles modos de oscilación

en esta representación gráfica tenemos

varias oscilaciones en el primer caso la

oscilación fundamental representada por

esta línea roja entonces aquí la

distancia entre los dos nodos

corresponde a media longitud de onda por

lo tanto en este primer caso de onda

estacionaria tenemos una longitud de

onda que es igual al doble de la

longitud total de la cuerda aquí tenemos

una longitud de onda que corresponde a

dos tercios de la longitud aquí tenemos

una longitud de onda que es dos es

exactamente la mitad de la longitud

total de la cuerda y ustedes ven cómo se

generan unos puntos donde la

superposición hace que siempre la

perturbación se cancele en este caso en

los extremos y en la mitad en este caso

en los extremos y en los tercios aquí en

los cuartos siempre tenemos estos puntos

donde la eh perturbación se cancela

Hablamos de una interferencia eh

destructiva en eh Y a estos puntos de

perturbación que siempre se cancela se

lo llaman nodos siempre en la mitad de

dos nodos hay lo que se llama un

antinodo o también un sitio de máxima

miremos en esta realización de video

sobre la espa sobre la espina de ondas

la posibilidad de producir ondas

estacionarias entonces hay una

frecuencia característica del medio

ustedes pueden observar que en la mitad

de la espina prácticamente el

desplazamiento es nulo Eh si la

frecuencia estuviera perfectamente

regulada con un generador de ondas el

fenómeno se podría apreciar de una

manera más precisa pero la Ilustración

es suficiente para este

caso la generación de ondas

estacionarias en un medio nos puede

permitir interpretar el experimento de

ya que

eh sirvió para demostrar de una manera

concluyente que efectivamente la luz es

un fenómeno ondulatorio Qué pasa cuando

se superponen las ondas que provienen de

dos Fuentes puntuales miremos este

gráfico a la izquierda tenemos lo que se

llam ondas planas entonces supongamos

que una onda plana llega a una

superficie donde hay dos aberturas

entonces cada una de estas aberturas se

va a convertir en el foco puntual de una

nueva

perturbación

se dice que las perturbaciones de estas

dos aberturas por provenir de la misma

onda están en fase entonces la suma de

estas perturbaciones en cada punto del

espacio va a dar lugar a una nueva

perturbación ahora observemos que hay

unas trayectorias muy bien definidas

donde siempre se produce por ejemplo en

este caso una interferencia constructiva

siempre exactamente en la mitad donde se

donde coinciden dos frentes de onda

Siempre vamos a tener una interferencia

constructiva Entonces vamos a tener unas

líneas de

máximos cuando nosotros hacemos la eh

medida de la intensidad que llega a una

superficie o a una pantalla Entonces

vamos a encontrar que exactamente en la

mitad eh en el eje de de esta eh figura

vamos a tener un punto de Máximo y

sucesivamente vamos a encontrar máximos

relativos entre máximos relativos

encontraremos puntos de mínima que

coinciden exactamente con los nodos

veamos en una representación de video en

una cubeta de ondas lo que es la

producción de una onda eh circular por

la perturbación de un punto y después la

eh

superposición de dos Fuentes puntuales

sobre una eh cubeta de ondas veamos el

video

tenemos entonces una perturbación

periódica sobre una

superficie las distancias entre dos eh

frentes de onda son las longitudes de

onda que depende de la frecuencia con la

que se esté perturbando la superficie

ahora veamos en el siguiente video lo

que sucede cuando en lugar de uno

tenemos dos eh fuentes de

perturbación Entonces cuando tenemos dos

Fuentes de perturbación la suma como se

puede apreciar nos da lugar a unas

líneas nodales donde siempre la

perturbación es nula y otras líneas

donde la perturbación es máxima bueno

hemos dado una visión muy completa de lo

que es el fenómeno ondulatorio Y por qué

eh precisamente las eh

eh las ondas la representación

ondulatoria se puede definir de una

manera muy completa gracias a los

fenómenos de interferencia y difracción

con esto Terminamos el módulo 16 del

capítulo cuarto de nuestro curso de

física conceptual para udi

[Música]

ara

[Música]

ah