Vibraciones y Movimiento Armónico Simple (MAS)

El movimiento armónico simple (MAS) es un movimiento de vaivén que sigue una partícula material alrededor de su posición de equilibrio, describiendo una trayectoria rectilínea.

• Elongación: es la distancia de la partícula a su posición de equilibrio en cualquier instante.
• Amplitud: es el mayor valor de la elongación.
• Frecuencia: número de oscilaciones o vibraciones completas que ejecuta la partícula en la unidad de tiempo (vibraciones/segundo, ciclos/s, hercios).
• Periodo: tiempo que tarda la partícula en ejecutar una oscilación completa.

Ondas

Una onda es la propagación en el espacio y en el tiempo de un movimiento vibratorio, de tal modo que las partículas del medio que son alcanzadas por la onda vibran alrededor de su posición de equilibrio, pero no avanzan con la onda.

Tipos de Ondas

Según el número de dimensiones en que se propaga la energía

• Unidimensionales: la energía se propaga en una dimensión (ondas transversales en una cuerda).
• Bidimensionales: la energía se propaga en dos dimensiones (ondas que se propagan en la superficie del agua).
• Tridimensionales: la energía se propaga en tres dimensiones, como el sonido.

Según el medio en el que se propagan

• Mecánicas: son aquellas que se propagan en los medios materiales; necesitan un medio inerte y elástico para poder propagarse.
• Electromagnéticas: su naturaleza es análoga a la de la luz; no necesitan un medio material para propagarse.

Según la dirección en que vibran las partículas del medio

• Transversales: las partículas del medio alcanzadas por la onda vibran perpendicularmente a la velocidad de propagación de la misma.
• Longitudinales: las partículas del medio, al ser alcanzadas por la onda, vibran en la misma dirección que esta.

Frente de Ondas

El frente de ondas es el lugar geométrico de los puntos del espacio que vibran en fase. Para ondas unidimensionales, el frente de onda son superficies planas, ya que son perpendiculares a la dirección de propagación. Para ondas planas, son circunferencias concéntricas con el foco. Para ondas tridimensionales, son superficies esféricas concéntricas con el foco.

Intensidad de la Onda

La intensidad de la onda se define como la energía que transporta la onda por unidad de tiempo y de superficie perpendicular a la dirección de propagación. Es una magnitud física de carácter escalar que tiene como unidades en el SI el W/m².

Principio de Huygens

«Todo punto de un frente de ondas es centro emisor de nuevas ondas elementales, cuya envolvente es el nuevo frente de ondas».

Fenómenos Ondulatorios

• Reflexión: cuando una onda llega a la superficie de separación de dos medios materiales, cambia su dirección y continúa propagándose en el mismo medio.
  • 1ª ley: la onda incidente, la onda reflejada y la normal están en el mismo plano.
  • 2ª ley: el ángulo de incidencia es igual que el ángulo reflejado.
• Refracción: se produce cuando una onda llega a la superficie de separación de dos medios materiales y pasa al segundo medio con diferente velocidad.
  • 1ª ley: la onda incidente, la onda refractaria y la normal están en el mismo plano.
  • 2ª ley: la relación entre los senos de los ángulos de incidencia y refracción es igual a la relación de velocidades de la onda en el primer y segundo medio.
• Interferencias: cuando dos o más ondas concurren en un punto, se denominan interferencias.
  • Ondas coherentes: aquellas ondas que tienen las mismas características (frecuencia, longitud de onda, etc.), aunque pueden proceder de distintos focos.
  • Ondas estacionarias: cuando interfieren dos ondas de las mismas características que viajan en la misma dirección y sentido contrario.

Sonido

Cualidades del Sonido

• Intensidad: está relacionada con la energía de transporte de la onda por unidad de tiempo y superficie perpendicular a la velocidad de propagación.
• Tono: es la cualidad del sonido relacionada con su frecuencia (agudo: mayor frecuencia; grave: menor frecuencia).
• Timbre: es la cualidad del sonido relacionada con la forma de la onda y permite distinguir dos sonidos de igual intensidad y frecuencia emitidos por fuentes distintas.

Electricidad

Carga Eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad general de la materia que posee doble naturaleza: positiva y negativa, y que está cuantizada.

Ley de conservación de la carga: «La carga total de un sistema aislado permanece constante».

Ley de Coulomb

«Dos cargas eléctricas de distinto signo se atraen y del mismo se repelen con una fuerza directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa».

Principio de Superposición

«La fuerza que ejerce un sistema de cargas sobre una carga dada es la suma vectorial de las fuerzas que ejercen cada una de las cargas del sistema sobre dicha carga por separado».

Campo Eléctrico

El campo eléctrico es un vector aplicado con dirección la de la recta que une carga-punto, sentido hacia fuera de la carga que crea el campo si es positiva y hacia la carga que crea el campo si es negativa. Su módulo se llama intensidad de un campo eléctrico en un punto y es la fuerza que ejerce la carga que crea el campo sobre la unidad de carga positiva en dicho punto.

Potencial Eléctrico

El potencial eléctrico es una magnitud física de carácter escalar cuya unidad en el SI es el voltio (V). El nivel de referencia del potencial cero se toma en el límite de campo o en el infinito.