Las ondas del agua son un fenmeno que se puede ver y los efectos de las ondassonorasseescuchandirectamenteconelodo.Ademselcuerpopuede detectaralgunasondasdelespectroelectromagntico.Lasondasdeluzconel ojo,elefectocalorficodelinfrarrojoconlapiel.Sinembargo,hayotrasondas electromagnticasquenopuedenpercibirsedirectamenteconlossentidos humanoseinclusoelinfrarrojoporreglageneralsolosepuedeobservar mediante detectores especiales.Losfenmenosondulatoriosaparecenentodosloscamposdelafsicay sedaneneventostancotidianosqueformanpartedenuestroentornodiario, cuestionndonoscosastansimplescomoQuesloquehacequeseformen ondas en un estanque de agua tranquila cuando dejas caer una piedra?,el por qu del vai ven del agua en las playas? o por que cuando se acerca o aleja una patrulla de mi casa se percibe con diferente intensidad el sonar de su sirena? Desempeos a demostrar: -Analizafenmenosrelacionadosalcomportamientoynaturalezadelaluz,ptica, ondas mecnicas y acsticas, que le permita aplicar en su vida diaria. Competencias a desarrollar:-Observayrelacionalosfenmenosnaturalesdelcomportamientodelaluzensu entorno. -Demuestraprincipioscientficos,hechosofenmenosrelacionadosalapticapor medio de prcticas experimentales. -UtilizalasTICscomoherramientaquelepermitaindagar,seleccionaryclasificar conceptos sobre el estudio de las ondas mecnicas para su formacin acadmica. -Confrontalasideaspreconcebidasacercadelosfenmenosdelamecnica ondulatoria para explicar y adquirir nuevos conocimientos. ANALIZA LA NATURALEZA DE LA MECANICA ONDULATORIA 20 h

Objetode aprendizaje: Ondas mecnicas Acstica Fenmenos y naturaleza de la luz ptica Bloque III Act. 1 .Conceptos bsicos de Ondas Mecnicas. Realizaunaconsultabibliogrficasobrelaclasificacindelasondas:Mecnicas, Electromagnticas,Longitudinales,Transversales,Lineales,Superficiales, Tridimensionales,ySsmicas,utilizandoejemplossencillosdecadaunodeellos.As comolascaractersticasdeuna onda mecnica;como:elongacin,nodo,amplitud de onda, cresta, valle, longitud de onda frecuencia, periodo y velocidad de propagacin. Presentar la informacin obtenida en forma de tabla: CONCEPTODEFINICIONEJEMPLOS Ondas mecnicas Act. 2. Caractersticas de las Ondas. Elalumnoidentificaenlafigura,lascaractersticasdelasondasenunaondatransversal, colocando en los espacios en blanco el nmero correspondiente a la caracterstica correcta. 1.- Lnea de equilibrio 5.- Elongacin 2.- Longitud de onda6.- Valle 3.- Amplitud7.- Cresta 4.- Nodo Realizada estas actividades, autoevala tus respuestas en plenaria mostrando respeto y tolerancia hacia tus compaeros. Act.3 Tipos de ondas. Efectalalecturaydeacuerdoalaclasificacinytiposdeondasrealizael siguiente crucigrama. Al trmino de la actividad socialzalo en clase manteniendo actitud respetuosa. CLASIFICACIN DE LAS ONDAS De acuerdo con la direccin en que una onda hace vibrar a las partculas del medio material, los movimientos ondulatorios se clasifican en longitudinal o transversal. Lasondasqueviajanenelaguasonunacombinacindeondastransversaly longitudinal. Ondaslongitudinales:Laspartculasdelmediooscilanenlamismadireccinde propagacindelaonda.Lasondasqueviajanalo largodeunresortecuandosejala(tira)unodesus extremosydespusrpidamenteselibera,son longitudinales. Al tirar del cuerpo hacia abajo, el resorte se estira y al soltarlo, las fuerzas de restitucin del resorte tratan derecuperarsuposicindeequilibrio.Ejemplo:las ondas que se producen en un resorte. Al darle un tirn hacia abajo al cuerpo, el resorte se estira y al soltar el cuerpo, las fuerzas de restitucin del resortetratan de que recupere su posicin de equilibrio. Otro ejemplo de este tipo de ondas son las del sonido. Ondastransversales:Lavibracindelaspartculasindividualesdelmedioes perpendicularaladireccindepropagacinde la onda5. Las ondas que viajan a lo largo de una cuerda tensa cuando se hace oscilar uno de sus extremos,sontransversales.Ejemplos:una cuerda de guitarra, o bien cuando se arroja una piedraenunestanque,alentrarenelagua, expulsa el liquido en todas direcciones, por tanto unasmolculasempujanaotras,formndose prominenciasydepresionescircularesalrededordela piedra.Comolas molculasde agua vibran hacia arriba y hacia abajo, en forma perpendicular a la direccin enlaque se propaga la onda, sta recibe el nombre de transversal. expansion Ondas lineales, superficiales y tridimensionales. Lasondastambinseclasificansegnlaformaquesepropagan,yaseaenuna dimensin (unidimensionales), en dos (bidimensionales), o en tres (tridimensionales). Ondas lineales: Son las que se propagan en una sola dimensin. Taleselcasodelasondasproducidasenunacuerdaoenunresorte.Esdecir,ondaslineales,tantotransversalescomo longitudinales, que avanzan en una sola dimensin o en una sola direccin. Ondas superficiales: Son las que se difunden en dos dimensiones, comolasondasproducidasenunalminaoenlasuperficiedeun lquidocomosucedecuandounapiedracaeenunestanque.En stas, los frentes de onda son circunferencias concntricas al foco o centroemisor,lascualesaumentandetamaoconformesealejan de l. Ondastridimensionales:Sonlasquesepropaganentodas direcciones, como el sonido. Los frentes de una onda son esfricos y los rayos salen en todas direcciones a partir del centro emisor. La luz yelcalortambinsepropagantridimensionalmente6. Ondas Electromagnticas. En1865,unfsicoescocs,JamesClerkMaxwell,emprendila tareadedeterminarlaspropiedadesdeunmedioquepudiera transportar luz y adems tomar parte en la transmisin del calory la energa elctrica. Su trabajo demostr que una carga acelerada puederadiarondaselectromagnticasenelespacio.Maxwell explic que la energa en una onda electromagntica se divide por igualentreloscamposelctricosymagnticosquesonperpendicularesentres. Amboscampososcilanenformaperpendicularaladireccindepropagacindela onda. Por lo tanto, una onda luminosa no tena que depender de la materia que vibrara. Sepropagaramediantecampososcilatoriostransversales.Unaondadeestetipo surgiradelosalrededoresdeunacargaaceleradaycruzaraelespacioconla velocidaddelaluz.LasecuacionesdeMaxwellpredijeronqueelcalorylaaccin elctrica,aligualquelaluz,sepropagabanalavelocidaddelaluzcomo perturbaciones electromagnticas7. Es importante mencionar que la luz y las ondas de Radio yTVsonlomismoyviajanalamismavelocidadde 300.000 Km./s, pues todas son ondas electromagnticas, stasnonecesitanunmediomaterialparasu propagacin,ysedifundenaunenelvacocomola superficiedeunaesferaquecreceyquecadainstante cubreunasuperficiemayor.Deesamaneraseestn dispersandolassealesdeRadioyTVquesehan generado en la Tierra desde hace unos 50 aos.Ondas Ssmicas Onda ssmica Lasondasssmicas(uondaselsticas)sonlapropagacindeperturbaciones temporales del campo de esfuerzos que generan pequeos movimientos en un medio. Lasondasssmicaspuedensergeneradaspormovimientostelricosnaturales,los msgrandesdeloscualespuedencausardaosenzonasdondehayasentamientos urbanos. Existe toda una rama de la sismologa que se encarga del estudio de este tipo defenmenosfsicos.Lasondasssmicaspuedensergeneradastambin artificialmente (en general por explosiones).La ssmica es la rama de la sismologa que estudia estas ondas artificiales, por ejemplo para la exploracin del petrleo. Los sismos o terremotos Los terremotos son simplemente temblores de la cortezaterrestre,producidosporunabrusca liberacindeenergamecnicaenlazona superficial del interior de la Tierra y se deben a una acumulacin previa de energa en el medio, generalmente por deformacin elstica. Porlotantounmovimientossmicoesunmovimientovibratorioproducidoporla prdida de estabilidad de masas de corteza. Cuando el movimiento llega a la superficie y se propaga por sta le denominamos terremoto. Estasbitaliberacindeenergasepropagaenformadeondasssmicas, provocando una serie de movimientos vibratorios en el terreno. Elmovimientossmicosepropagaconcntricamenteydeformatridimensionala partirdeunpuntoenlaCortezaprofundaoMantosuperficial(engeneral,enla Litosfera)enelquesepierdeelequilibriodemasas.Aestepuntoseledenomina hipocentro. Cuandolasondasprocedentesdelhipocentrolleganalasuperficieterrestrese conviertenenbidimensionalesysepropaganenformaconcntricaapartirdelprimer punto de contacto con ella., Este punto se llama epicentro. Tipo de ondas ssmicas Las ondas ssmicas son similares a las ondas sonoras y, segn sus caractersticas de propagacin, se clasifican en: Ondas "p" o primarias: llamadas as por ser las ms rpidas y, por tanto, las primeras queseregistranenlossismgrafos.Sonondasdetipolongitudinal,esdecir,las partculas rocosas vibran en la direccin de avance de la onda. Se producen a partir del hipocentroysepropaganpormediosslidosylquidosenlastresdireccionesdel espacio.Ondas "S" o secundarias: algo ms lentas. Son ondas de tipo transversal, es decir, la vibracin de las partculas es perpendicular al avance de la onda. Tambin se producen a partir del hipocentro y se propagan en forma tridimensional, pero nicamente a travs de medios slidos.

Ondas "L" o largas: se propagan slo por la superficie, por lo que tambin se les llama ondassuperficiales.Sepropaganapartirdelepicentro.stassonlasverdaderas causantes de los terremotos. El volumen de roca que se fractura se denomina fuente ssmica. Por simplificacin delafuenteseasimilaaunpuntodenominadohipocentroofoco,yalpuntodela superficie situado justamente encima del foco se denomina epicentro. ElinteriordelaTierraesuna reginmuyactiva.Los movimientos del magma interno (rocasemifundida)producen movimientosenlacorteza terrestre.Estosmovimientos son las causas de los temblores ydeotrosfenmenos geolgicos.Poresoes importanteconocerelinterior de la Tierra. Se ha podido comprobar que el interior del globo terrqueo est formado por distintas capasdemateriales,cuyadensidadseincrementaamedidaqueseavanzahaciael ncleocentral.Lacapamsexterior,denominadatambincortezaterrestre,tieneun grosor de tan sol 40 km, que se reducen a 10 km en el fondo de los ocanos. CRUCIGRAMA DE ONDAS MECANICAS 7 4 6 5 2 8 1 3 HORIZONTALES 1. Ondas que se propagan en una sola dimensin.3. Rama de la sismologa que estudia ondas artificiales.5. Ondas que se difunden en dos dimensiones.7. Ondas que se propagan en todas direcciones. VERTICALES 2. Las partculas del medio oscilan en la misma direccin de propagacin de la onda.4. La vibracin de las partculas individuales del medio es perpendicular a la direccin de propagacin de la onda.6. Ondas que no requieren de un medio material para su propagacin.8. Ondas que pueden ser generadas por movimientos telricos naturales.Act. 4. Fenmenos Ondulatorios. A partir de la siguiente lectura,observa las figuras que se te presentan despus deltextoenelcuadroyescribesobrelalneaelnombredelfenmeno ondulatorio al que corresponden. Fenmenos ondulatorios. Entrelosfenmenoscomunesatodaslasondasestnlainterferencia,la superposicin, la reflexin, la refraccin y la difraccin. La reflexin de las ondas Cuando un movimiento ondulatorio encuentra un obstculo a su propagacin, los frentes de onda cambian de direccin, sin modificar sus dems caractersticas.Paraestudiarestefenmeno,imaginaremosqueunfrente de ondas avanza por la superficie de un estanque hacia su lmite,formadoporunaparedvertical.Siestaparedno absorbe la energa que transporta la onda, hacia dnde se dirigir sta tras la colisin? Cuando las olas marinas encuentran un obstculo en su camino, cambian de direccin. En general, toda clase de ondas, cuando encuentran obstculos modifican su direccin, propiedad que denominamos reflexin. La refraccin de las ondasCuandounmovimientoondulatoriopasadeunmediode propagacinaotrodedistintadensidad,escomnquese modifiquesurapidezysudireccin.Setratadelfenmeno conocidocomorefraccin.staes,porejemplo,lacausadeque lospecesnosparezcanmsgrandesdentrodeunacuarioque cuando los sacamos de l. Aunquetodoslosmovimientosondulatoriospuedenverse sometidos a la refraccin, nosotros analizaremos como ejemplo, el caso de un frente de ondasobreunestanquecuandolasaguaspasandeunazonadeaguassomerasa otramsprofundaoviceversa.Ellooriginaquelasondascambiensuvelocidadde propagacin y su longitud de onda, conservando constante su frecuencia. Experimentalmente se ha encontrado que la velocidad de propagacin de una onda en el agua es mayor a medida que aumenta la profundidad. La difraccin de los frentes de ondasCuandounfenmenoondulatorioencuentraensucamino un pequeo obstculo es capaz de rodearlo. Por eso somos capaces de or una conversacin al otro lado de un muro. Delmismomodo,cuandolosfrentesdeondaencuentran una pequea abertura, se propagan a partir de ella en todas las direcciones. Estosdoscomportamientosconstituyenladifraccin,staesunapropiedad caractersticadelmovimientoondulatoriohastatalpuntoquesloseadmitila naturaleza ondulatoria de la luz cuando se comprob que presentaba difraccin. Principio de superposicin de ondasEncualquiermomento,laformadeondacombinadapordosomsondasque interfieren est dada por la suma de los desplazamientos de las ondas individuales en cada punto del medio.9 Fenmeno que sucedecuando dos o ms trenes de ondas recorren el mismo espacio en forma independiente. El hecho de que las ondas actan independientemente quiere decirqueeldesplazamientodecualquierpartculaeneltiempodadotansloesla suma de los desplazamientos que las ondas individuales proporcionan.Al analizar las ondastransversalesenunacuerdaqueestvibrando,larapidezsedeterminapor medio de la tensin de la cuerda y su densidad lineal. El fenmeno de la interferenciaCuandodosmovimientosondulatoriosdeigualnaturalezaatraviesanlamismaregin delespacio,susondassesuperponen,esdecirseproduceinterferencia.Algunavez hassidoplenamenteconscientedeestefenmenocuandooyesmaltuemisorade radio predilecta por culpa de la interferencia con otra emisora. Se trata de un fenmeno particular de las ondas. Las partculas, cuando colisionan, se desvan mutuamente; slo las ondas pueden cruzarse y despus proseguir su camino como si nada hubiera ocurrido. Elcasodeinterferenciamsfcildeinvestigareselqueseproducecuandoenuna misma cuerda tensa se producen a la vez sacudidas en dos puntos diferentes. Interferenciaconstructiva:Sepresentaal superponersedosmovimientosondulatoriosde lamismafrecuenciaylongituddeonda,que llevan el mismo sentido.Alencontrarselascrestasysumarsus amplitudesseobtieneunacrestamayoryalsumarlasamplitudesnegativas,enlas cualesseencuentranlosvalles,seobtieneunvallemayor.Laondaresultantetiene mayor amplitud, conservando la misma frecuencia. Interferenciadestructiva:Semanifiestacuando sesuperponendosmovimientosondulatorioscon unadiferenciadefase.Porejemplo,al superponerseunacrestayunvalledediferente amplitudconunadiferenciadefaseigualamedia longituddeonda,laondaresultantetendrmenor amplitud.Perosisesuperponendosondasdela mismaamplitudconunadiferenciadefase equivalente a media longitud de onda, 180, la suma vectorial de sus amplitudes contrarias ser igual a cero. Esto sucede cuando la cresta de una onda coincide con el valle de la otra y ambas son de la misma amplitud. Ondas estacionarias. Estas son el resultado de confinar ondas en una regin determinada.Cuando una onda en movimiento,comolaquesepropagaporlacuerdadeunaguitarraendireccindelpuente, llegaalsoporte,lacuerdatienequeestarcasienreposo. Seejerceunafuerzasobreel soporte,queentoncesreacciona,mandandounaondareflejadaporlacuerdaensentido opuesto.Estaondatienelamisma frecuencia ylongituddeonda quelaondaoriginal.Con determinadafrecuenciaslasdosondas,propagndoseensentidoscontrariosinterfierenpara producirunaondaestacionaria.Cadamododevibracincorrespondeaunafrecuencia particular. Lasondasestacionariaspuedensertransversales, comoenunacuerdadevioln,punteada,o longitudinal,comoenelairedeuntubodeun rgano.Lasposicionesdelaamplitudmximay mnimasedenominanantinodosovientresynodos respectivamente.En los antinodos la interferencia es constructiva.En los nodos es destructiva. Seaplicaunafuerzaperidicaaunsistemaconunafrecuenciadeocercadelafrecuencia natural del sistema, entonces la amplitud de vibracin resulta ser mucho mayor que para otras frecuencias. Estasfrecuenciasnaturalessellamanfrecuenciasresonantes.Cuandouna frecuenciaimpulsorallegaaigualarlafrecuenciaresonante,sehaobtenidolaamplitud mxima. Lafrecuencianaturaldelosobjetossepuedeusardeformadestructiva.Vientosfuertes pueden llevar puentes suspendidos a su frecuencia natural, hacindolos vibrar, hasta ocasionar la destruccin del puente. Al cruzar un puente, los soldados en formacin tienen que romperla paraqueelpuentenoalcancelafrecuencianaturaldelaestructuraquecausarasu desintegracin. Cuadro de Imgenes sobre Fenmenos Ondulatorios. A) B) C)

D)

E) F) G)

H)

I) Act. 5. Problemassobre Ondas Mecnicas. Analiza los ejercicios resueltos y resuelve los siguientes problemas sobre ondas mecnicas,utilizandolosmodelosmatemticosanalizados.Alconcluirlos ejercicios socializa los resultados en plenaria.EJEMPLOS RESUELTOS DE ONDAS 1.Unaondatpicadeluztieneunalongituddeondade580nm.Culeslafrecuenciadela onda? DatosFrmula(s)SustitucinResultados ?/ 10 310 580 58089=== =fs m X vm X nm Vf f V == m Xs m Xf9810 5801 / 10 3= Hz X f1410 17 . 5 = 2. Una onda de radio, una forma particular de una onda electromagntica, tiene una frecuencia de 99.5 MHz. Cul es la longitud de onda? DatosFrmula(s)SustitucinResultados ?/ 10 310 95 . 9 5 . 9987=== =s m X VHz X MHz f fVf V == Hz Xs m X6810 5 . 99/ 10 3= m 01 . 3 = 3.Enunavarilladehierrosegeneraunaondacompresivaconunafrecuenciade320Hz;la onda despus pasa de la varilla al aire. La velocidad de propagacin de la onda es de 5130 m/s en el hierro y de 340 m/s en el aire. Calcular la longitud de la onda en el hierro y en el aire. DatosFrmula(s)SustitucinResultados fVf V == ??/ 340/ 5130320=====aireFeaireFes m Vs m VHz f Hzs mHzs maireFe320/ 34030/ 5130== mmaireFe06 . 103 . 16== 4. Un alambre de metal de 500 g tiene una longitud de 50 cm y est bajo una tensin de 80 N. Cul es la velocidad de una onda transversal en ese alambre? DatosFrmula(s)SustitucinResultados ?805 . 0 505 . 0 500=== == =VN Fm cm lkg g m. L mFV/=

m kgNV5 . 0 / 5 . 080= s m V / 94 . 8 = 5. Una cuerda de 3 m de longitud sometida a una tensin de 200 N mantiene una velocidad de onda transversal de 172 m/s. Cul es la masa de la cuerda? DatosFrmula(s)SustitucinResultados ?/ 1722003====ms m VN Fm L 2:/VL Fmtiene se m despejandoL mFV==

2) / 172 () 3 )( 200 (s mm Nm = kg m 020 . 0 = EJERCICIOS PROPUESTOS DEONDAS 1.Unapartculaenmovimientoarmnicosimpletieneunafrecuenciade20Hz.Culesel periodo de oscilacin? DatosFrmula(s)SustitucinResultados

2.Determinarculeslafrecuenciayelperiododelasondasproducidasenunacuerdade violn si la velocidad de propagacin es de 220 m/s y su longitud de onda es de 0.2 m/ciclo. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

3.LassealesderadioenFMtienenunafrecuenciaentre88y108MHzyviajanala velocidad de 3x10 8 m/s. Cules son las longitudes de onda de estas seales? DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

4.Calcular las longitudes de onda de dos sonidoscuyas frecuencias son 250 Hz y 2400 Hz, si: a)Se propagan en el aire a una velocidad de 340 m/s. b)Se propagan en el agua a una velocidad de 1435 m/s. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

5. Un hombre se sienta en el borde de un muelle para pescar y cuenta las ondas de agua que golpeanunpostedesoportedelmuelle,enunminutocuenta80ondas,siunacrestaen particular viaja 20 m en 8 s. Cul es la longitud de onda de las ondas de agua? DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

6.Uncordelde2mdelongitudtieneunamasade0.3g.Calcularlavelocidaddelpulso transversal en el cordel, si ste se encuentra bajo una tensin de 20 N.DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

7.Qu tensinse requiere para producir una velocidad de onda de 12 m/s en una cuerda de 900 g y 2 m de longitud? DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

8.Qu frecuencia se requiere para que una cuerda vibre con una longitud de onda de 20 cm, cuandoestbajounatensinde200N?Suponerqueladensidadlinealdelacuerdaesde 0.008 kg/m3. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

9.Lalongituddeuncordelesde2mysumasade0.3g.Calcularlavelocidaddelpulso transversal en el cordel si ste se encuentra bajo una tensin de 2 N. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

10.Unacuerdaquevibraconunafrecuenciade600Hztienecuatronodos,sila longitud de la cuerda es de 120 cm, cul es la velocidad de la onda de la cuerda DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

11.Una cuerda se fija entre dos soportes separados 80 cm. Si la cuerda est bajo una tensin de 60 N, cul ser su densidad lineal para que la frecuencia mnima de resonancia sea de 400 Hz? DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

12.Enunacuerdaquevibra,lasondastransversalestienenunavelocidadde20m/syla tensin es de 8 N. Calcular la tensin que se requiere para que la velocidad de ondas sea de 30 m/s en la misma cuerda. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

. Act. 6. Ondas Ssmicas. Realiza una consulta bibliogrfica sobre Sismos o Terremotos, considerando: Ondas P, S y L, tipos de terremotos, tipos de movimiento (trepidatorio y oscilatorio), microsismos, sismosvolcnicosytectnicos.AscomoEscalasSsmicas,Sismosdemayor intensidad en el Mundo y Proteccin Civil. En equipo de cuatro exponer uno de los temas propuestos por tu Profesor y socialzalo en el saln de clases. Tu exposicin debe de incluir lo siguiente: reporteescrito (Introduccin, antecedentes, desarrollo y conclusin) ymaterial didctico. Acstica. Un hombre de Luisiana asegura en una demanda que el aparato reproductor de msica ipod, de la marca Apple, puede causar sordera a las personas que lo utilizan .Apple ha vendido ms de 42 millones de aparatos desde que salieron a la venta por primera vez en el 2001, entre ellos 14 millones en el cuarto perodo del ao pasado. Elartefactopuedeproducirsonidosdemsde115 decibeles,unvolumenquepuededaarlaaudicindeunapersonaexpuestaaese tipo de sonidos por ms de 28 segundos al da. Has escuchado el significado de un decibel? Te has dado cuenta de la cantidad de decibeles a los que te expones al utilizar tu ipod o celular? Actividad 7. Acstica. Realizaunaconsultabibliogrficasobrelossiguienteconceptos:Acstica, Fenmenos acsticos como: Eco, resonancia y reverberacin, as tambin como lascualidadesdelsonido:Intensidad,tonoytimbreyporltimoelEfecto Doppler.Conestainformacincompletaelsiguientecuadroysocialzaloen clase con orden y respeto. ConceptoDefinicinEjemplo Acstica . Actividad 8. Velocidad del Sonido en diferentes medios de propagacin. Realizalalecturayanalizalosejemplosresueltos,agregandolasformulas correspondientes a tu problemario. VELOCIDAD DE PROPAGACIN DEL SONIDO Lavelocidad de una onda sonora en el aire depende de la temperatura del mismo; enelairealniveldelmar,yatemperaturaambiente(20C),elsonidosepropagaa 343 m/s; tambin se propaga en lquidos y slidos. No se propaga en el vaco debido a laausenciadepartculasparaquesemuevanychoquenentres.Engeneral,la velocidad del sonido es mayor en los slidos y en los lquidos que en los gases. VELOCIDAD DEL SONIDO Medio elsticovelocidad m/stemperatura K Aire 331.4273 Aire 340288 Agua1 435281 Oxigeno 317273 Hierro5 130283 Aluminio5 100293 vidrio4 500293 Las primeras medidas de la velocidad del sonido, fueron hechas en 1640 por Morin Mersenne, un fsico francs, y en 1656 por Giovanni Borelli y Vincenzo Viviani, fsicos italianos. Desde entonces muchos experimentos han mejorado estas primeras medidas usandodiferentesmtodosyaparatos.Lasmedidasmsrecientes,yprobablemente msexactas,sonlasquehizoen1934Miller.Usandoloscaonesdeladefensa costraNorteamericanacomofuentedesonidoyponiendoreceptorescolocadosa ciertasdistanciasentres,hizodeterminacionesmuyexactasdevelocidad.Los resultadosledieronunavelocidadde331m/salatemperaturade0C.estoes equivalente a 1089 ft/s. Esbiensabidoquelatemperaturatieneunefectopequeo,peromedible,sobrela velocidaddelsonido. Amedidaqueaumentalatemperatura,tambinaumentasta. Por cada grado centgrado de aumento en la temperatura, la velocidad del sonido en el aire aumenta en 61 cm/s (0.61 m/s). Escrito como ecuacin: TC smV V+ = 61 . 00 Donde: C en a Temperatur TC a s m en Velocidad Vs m en Velocidad V = ==0 /) / (0 PorcadagradoFahrenheitquesubelatemperatura,lavelocidadenelaireaumenta 1.1 ft/s. Si la velocidad0Vest en ft/s a 32F, yT es el cambio de temperatura en F desde 32, la velocidad Ves dada por: TF sftV V+ = 1 . 10 Donde:

F en a Temperatur TF a s ft en Velocidad Vs ft en Velocidad V = ==32 /) / (0

Unavelocidadde1087ft/sequivalea741mi/h.Enlaspartesaltasdela estratsfera,dondelatemperaturaeneldasubea200F,larapidezdelsonido aumenta en 185 ft/s. All, la velocidad es de 1272 ft/s, que equivale a867 millas por hora. Valoresdelarapidezdelasondassonoraslongitudinalesenmedios diferentes: en un alambre o varilla, en un fluido y en un gas. Paralasondassonoraslongitudinalesenunalambreovarilla,larapidezdelaonda est dada por;

YV = Donde: ) / () / ( mod) / (33m Kg solido del densidadm N solido el para young de ulo Ys m sonido del velocidad V=== Ejemplo: Calcular la velocidad del sonido en una varilla de aluminio. Datos Frmula(s)SustitucinResultado 3 33 10/ 10 7 . 2/ 10 89 . 6?m Kg Xm N XV== Y =

Y= V 3 33 10/ 10 7 . 2/ 10 89 . 6m Kg Xm N XV = V= 5051.5 m/s Estavelocidades aproximadamente 15vecesmayor quelavelocidad delsonidoenel aire. Lasondaslongitudinalestransmitidasenunfluidotienenunavelocidadquese determina a partir de: Donde: ) / () ( mod) / (33m Kg fluido del densidadm fluido el para volumen del ulos m sonido del Velocidad V===|Ejemplo: Una onda sonora es enviada por un barco hasta el fondo del mar, donde se refleja y regresa.Sielviajedeidayvueltatarda0.6segundos.A quprofundidadestel fondodel ocano? Considere que el mdulo volumtrico del agua de mar es de 2.1 X109 Pascales y que su densidad es de 1030 Kg/m3. DatosFrmula(s)SustitucinResultado 32 9/ 1030/ 10 1 . 2?m Kgm N XV===|

|= V Vt dtdV == 32 9/ 1030/ 10 1 . 2m Kgm N XV = ) 3 . 0 )( / 8 . 1427 ( s s m d = s m V / 8 . 1427 = m d 3 . 428 =

|= VPara calcular la velocidad del sonido en un gas: P B =Donde. gas del presin Paire el para y diatmi gases los para adiabtica te cons r== ) cos 4 . 1 ( tan

| PV = =

Para un gas ideal: MRT P= Donde: ... tangas del molecular Masa Mgas del absoluta a Temperatur Tgases los de universal te Cons R=== Sustituyendo se tiene:

Donde:

MRT PV= = gas del molecular Masa Mgas del absoluta a Temperatur Tgases los de universal te Cons Radiabtica te Conssonido del Velocidad V=====tantan Ejemplo:Calcularlavelocidaddelsonidoenelaireenquelatemperaturaesde27C.La masa molecular del aire es de 29.0 y la constante adiabtica es 1.4. DatosFrmula(s)SustitucinResultado mol Kg XK C TmolKgJRV/ 10 29300 2731 . 84 . 1?3 = = ====

RTV = T=TC+ 273 mol Kg XK molKg JV/ 10 29) 300 )( / 31 . 8 )( 4 . 1 (3 = K T = + = 300 273 27 V= 346.9 m/s Act.9 Problemas sobre la propagacin de la velocidad del sonido. Resuelvelossiguientesproblemassobrelapropagacindelavelocidaddel sonido, utilizando los modelos matemticos analizados. Al concluir los ejercicios socializa los resultados en plenaria.EJERCICIOS PROPUESTOS DE ACSTICA 1. Encontrar la velocidad del sonido en el aire cuando la temperatura es de: a) 22 C y b) 35 C. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

2. Cul es la velocidad del sonido en el aire (M=29x10-3 kg/mol y =1.4) en un da en que latemperatura es de 30 C? DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

3.Unsubmarinoemiteunasealultrasnicadetectandounobstculoensucamino;laseal tarda1.89seniryregresaralsubmarino.Aqudistanciaseencuentraelobstculo? Considerar la velocidad del sonido en el agua igual a 1435 m/s. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

4.Calcularlaslongitudesdeondaenunavarilladeaceroenlacuallavelocidadde propagacindelaonda esde5.1x103 m/syla frecuenciadelasondasdesonidoparaese material es de 2000 Hz. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

5.ElmdulodeYoungparaelaceroesde2.07x1011Paysudensidadesde7800kg/m3. Calcular la velocidad del sonido en una varilla de acero. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

6. Encontrar los valores generales de la velocidad del sonido a) una varilla de cobre slida, b) agua lquida y c) aire a la temperatura ambiente (20 C). DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

7. Cunto tiempo le tomar al sonido viajar 3.5 km en el aire, si la temperatura es de 30C? DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

8. Si un barco de guerra a 30 mi de la costa dispara sus caones. Cunto tardar el sonido en ser odo en la costa? Considerar una temperatura de 84F. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

9.Lavelocidaddelasondaslongitudinalesendeterminadavarillademetalcondensidadde 7850 kg/m result ser de 3380 m/s. Determinar: Cul es el Mdulo de Young del metal? b) Si la frecuencia de las ondas es de 312 Hz, cul es la longitud de onda? DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

10. La prolongacin del sonido a travs del aire a 18 C pasaa travs de un frente fro vertical en el cual el aire est a 4 C. si el sonido tiene una frecuencia de 2400 Hz. En quporcentaje cambia su longitud de onda al cruzar esa zona? DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

11. Se deja caer una piedra desde la parte superior de un acantilado. Quien la deja caer oye el impacto contra el agua 3.5 s despus. Qu altura tiene el acantilado? Considerar temperatura ambiente de 20 C. DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

12.Elsonidoprovenientedelaexplosindeuncohetedefuegosartificialestarda4.5sen llegar a los odos de una persona. La explosin ocurri a 1500 m por encima de la persona y el sonido se desplaz verticalmente a travs de dos capas estratificadas de aire: la ms alta est a 0 C y la ms baja a 20 C. Qu espesor tiene cada capa de aire? DatosFrmula(s)SustitucinResultados .

Act.10 .Comprueba lo que aprendiste. Para comprobar tus conocimientos adquiridos resuelve el siguiente crucigrama sobre Ondas Mecnicas y Acstica. CRUCIGRAMA 2 Rellenarconeltrminoquesepideencadadefinicinelrecuadroqueapareceen blanco. Tener en cuenta las pistas horizontales y verticales. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 1516 1718 19 20 2122 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 1516 1718 19 20 2122 23 HORIZONTALES 2. La superposicin de dos ondas en un punto recibe el nombre de...6. Ondas mecnicas longitudinales y de presin cuya frecuencia es inferior a 20 Hz.8. Ondasmecnicaslongitudinalesydepresincuyafrecuenciaessuperiorallmite de audicin.10. Elcambiodedireccin,dentrodelmismomedio,queexperimentaunaondaal incidir sobre una superficie de separacin entre dos medios.12. Fenmenoporelquelasondaslogranbordearunobstculoypropagarsedetrs del mismo.15. El nmero de vibraciones completas realizadas en un segundo.19. La cantidad de energa que atraviesa perpendicularmente a la unidad de superficie en un movimiento ondulatorio.21. Vibracin completa, ciclo, u....22. Cualidad del sonido por la que se perciben con mayor o menor fuerza.23. Sonido ms dbil que acompaa al fundamental. VERTICALES 1. Para una onda, la distancia que se ha propagado durante un periodo.3. Elresultadodedosondasdelamismaamplitudyfrecuenciaquese propagan en la misma direccin, pero en sentido contrario.4. Cuandoelfocoemisordeunsonidotieneunavelocidadsuperioraladel sonido, se produce una onda de....5. El autor del siguiente principio: "Todo punto de un frente de ondas es centro emisor de nuevas ondas elementales cuya envolvente es el nuevo frente de ondas".7. Unidad de medida del nivel de intensidad del sonido.9. Fenmeno por el que, al vibrar un cuerpo, vibra otro prximo a l, y sucede cuando la frecuencia de las vibraciones del resonador coinciden con las del vibrador.11. Cambioenladireccindepropagacindeunaondayenelvalordela velocidad al atravesar de un medio a otro de distinto ndice.13. Tambinllamadafrecuenciaangular,representalavelocidadangular constante del movimiento.14. El mximo desplazamiento que tiene lugar durante una vibracin se llama...16. Laposicindelapartculavibranteencualquierinstantereferidaala posicin de equilibrio se llama...17. El descubridor del fenmeno que consiste en el cambio en la frecuencia de una onda cuando existe movimiento relativo entre la fuente que lo emite y el observador que lo percibe.18. Unapartculaqueestanimadadeunmovimientoarmnicosimple,por poseer energa cintica y potencial, se llama oscilador....20. Repeticin del sonido originado por una reflexin de la onda sonora.

Act.11. ptica. Realiza la siguiente lectura y en binas contesten las preguntas que se realizan en ella.Posteriormentecomentatusrespuestasenplenaria,manteniendouna actitud positiva y respetuosa. Seguramenteestas familiarizadoconfenmenoscomoel arcorisenundadelluvia,los espejismos que aparecen en el pavimento en poca de mucho calor, y seguramente tehaspreguntadocosastansimplescomoporquelcieloesazulenunda despejado?obienelusodelentesyespejosenlavidacotidiana?,laformacinde imgenesenlosespejosplanosy,desdeluego,conocespersonasquenecesitan anteojosparacorregirsuvisin.Quizhasescuchadoquelosastrnomosusan telescopiosparaobservarelUniverso.Entuexperienciaescolarhabrasusadoalgn microscopio en el laboratorio de biologa. Te has preguntado cuales son los principios fsicosenquesebasalaconstruccindeestosinstrumentospticos?Porqulas imgenesqueseformanenlosespejosesfricossondediferentetamaoqueel objeto? O simplemente, Por qu las personas que usan anteojos ven mejor? Nuestros ojosrequierendelaluzparapoderver.Losfenmenosrelacionadosconlaluzhan desempeado un papel importante en la evolucin de la humanidad. La luz proporciona informacinalasdiferentesespeciesanimalesacercadesumedioambiente.Las diferentes especies animales ven las cosas que les rodean de la misma forma? Estars de acuerdo en que lo que ve un animal depende de las propiedades fsicas de la luz a la que es sensible su ojo y de la forma del ojo mismo. En fin, la luz est presente y es muy importante en nuestra vida pero, Qu es la luz?EstapreguntaesunaconstanteeneldesarrollodelaFsicaypermitiquela ptica se desarrollara desde pocas remotas. Las propiedades pticas de los espejos y laslentessebasanenlosprincipiosdereflexinyrefraccindelaluz.Enestetema tendrslaoportunidaddeestudiarlaformacindeimgenesysuscaractersticas mediantelaaplicacindeunmtodogeomtrico,elcualconsideraquelaluzest formada por rayos que se propagan en lnea recta. Act. 12. Conceptos bsicos de la ptica. Realizaunaconsultabibliogrficaenbinascompletandoelsiguiente cuadro sobre los siguientes conceptos: ptica y su divisin (ptica geomtrica, pticafsica,pticaelectrnica),luz,espectroelectromagntico,Iluminacin, oscuridad,cuerpoluminoso,cuerpoiluminado,cuerpoopaco,cuerpo translucido, lentey por ultimo espejo. Concepto Definicin Ejemplo 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) Socializa tu tabla con tus compaeros, manteniendo siempre actitud respetuosa. Act. 13. Prototipo Espectro de la luz blanca. Elaborarporequipodecuatrocompaerosunprototipodondepuedan observar e identificar los fenmenos del Espectro de la luz blanca y socializa los resultados obtenidos con el grupo. Sugerencias: a) Disco de Newton b) Prisma c) Gota de agua d) Mancha de aceite e) Burbuja de jabn f) etc. Entregaranelprototipoenlafechafijadaporelprofesor,explicandolos conceptospedidosyunreportedondeexpliquessuelaboracin,materiales usados, imgenes de la elaboracin, y conclusiones del proyecto. Act.14. Caractersticas, propiedades y comportamiento de la naturaleza de la luz. A partir de la lectura contesta el cuestionario de forma individual, socializando tus respuestas de forma grupal. La luz ha sido, quiz, el fenmeno ms estudiado desde los mismos inicios de la humanidad. La mayora de los grandes sabios ha participado en el tema de su interpretacin ysurelacinconlavisin.Sisetieneencuentaquelaluzproducelavisinylos lentessonelementosqueorganizanlaluzdetalmaneraqueingresaalojodeuna forma programada, es importante conocer muy bien algunos conceptos fundamentales sobre la luz y su relacin con el medio ambiente, los lentes y los ojos. Enlaantigedadsoloseinterpretabaalaluzcomoloopuestoala oscuridad.Msadelante,losfilsofosgriegossepercatarondelaexistenciadealgo querelacionabaladistanciaentrenuestrosojos,lascosasvistasylafuentequelas iluminaba. Podramos afirmar que a medida que la interpretacin de laluz evolucion se han propuesto muchas teoras de la interpretacin de la luz. AfinesdelsigloXVIIsepropusierondosteorasparaexplicarla naturalezadelaluz:Lateoradepartculas(corpuscular)ylateoraondulatoria.El principaldefensordelateoracorpuscular fuesirIsaacNewton.Lateoraondulatoria era apoyada por Christian Huygens (1629-1695). Un matemtico y cientfico holands 13aosmayorqueNewton.Cadaunadeestasteorasintentabaexplicarlas caractersticasdelaluzobservadasenesapoca.Tresdeestasimportantes caractersticas se resumen a continuacin: Propagacin rectilnea: La luz viaja en lnea recta. Reflexin: Cuando la luz incide en una superficie lisa, regresa a su medio original. Refraccin: La trayectoria de la luz cambia cuando penetra a un medio transparente. TEORA CORPUSCULAR Deacuerdoconlateoracorpuscular,laspartculasmuy pequeas,demasainsignificante,eranemitidaspor fuentesluminosastalescomoelSolounallama.Estas partculasviajabanhaciafueradelafuenteenlneas rectasconenormerapidez.Cuandolaspartculas entrabanalojo,seestimulabaelsentidodelavista.La propagacin rectilnea se explicaba fcilmente en trminos departculas.Enrealidad,unodelosmsfuertes argumentosafavordelateoracorpuscularsebasoen estapropiedad.Sepensabaquelaspartculasproducan sombrasconcontornosbiendefinidos,mientrasquelasondaspuedenflexionarse alrededor de los bordes. Dicha flexin de las ondas, se llama difraccin. Lassombrasntidasqueseformabanbajolosrayosluminososhicieronpensara Newton que la luz se deba componer de partculas. TEORA ONDULATORIA Huygens,porotraparte,explicoquelaflexindelas ondasacuticasylasondassonorasalrededordelos obstculos se apreciaba fcilmente debido a sus grandes longitudesdeonda.Elrazonabaquesilaluzeraen realidadunaseriedeondasconunalongituddeonda corta,daralugaraunasombrabiendefinidapuestoque el grado deflexin seria pequeo.Esdifcilexplicarporquelaspartculasqueviajabanen lneas rectas provenientes de gran nmero de direcciones podancruzarsesinestorbarseentres.Enuntrabajopublicadoen1690,Huygens escribi. Si, adems, prestamos atencin y valoramos la extraordinaria rapidez con que la luz se propaga en todas direcciones, tomando en cuenta el hecho de que proviene de direcciones diferentes e incluso opuestas, los rayos se penetran sin obstaculizarse, por lo que podemos entender que siempre que veamos un objeto luminoso, esto no puede debersealatransmisindemateriaquenosllegadesdeelobjeto,comosifueraun proyectil o una flecha volando a travs del aire 21. Huygensexpliclapropagacindelaluzentrminosdelmovimientodeuna perturbacin a travs de la distancia entre una fuente y el ojo. Bas su argumento en un principio sencillo que aun es til en la actualidad para describir la propagacin de la luz.Supnquesedejacaerunapiedraenunestanquedeaguaenreposo.Se produceunaperturbacinquesemueveenunaseriedeondasconcntricas, alejndosedellugardelimpacto.Laperturbacincontinainclusodespusdequela piedra toca el fondo del estanque. Ese tipo de ejemplo indujo a Huygens a postular que lasperturbacionesqueseproducenentodoslospuntosalolargodeunfrentede ondaenmovimientoenuninstantedeterminado,puedenconsiderarsecomofuentes para el frente de ondas en el siguiente instante.El principio de Huygens establece lo siguiente: Cada punto de un frente de onda que avanzapuedeconsiderarseuna fuentede ondassecundariasllamadas ondeletas. La nueva posicin del frente de onda envuelve a las ondeletas desde todos los puntos del frente de onda en su posicin previa. El principio de Huygens tuvo un particular xito para explicar la reflexin y la refraccin. Cuestionario. 1.- En la antigedad como se interpretaba a la existencia de la luz? 2.- Menciona las tres caractersticas propias de la naturaleza de la luz. _________________________________________________________________ 3.- Que trayectoria sigue la luz al pasar a travs de una rendija o abertura? _________________________________________________________________ 4.-Filosofogriegoquesealaba:laluzemitidaporloscuerposenformade rayos, estos al entrar al ojo, estimula el sentido de la vista: _________________________________________________________________ 5.-Segnestateora,laluzestabaconstituidapornumerososcorpsculosque emitanloscuerposluminososyque,alchocarconnuestraretina,la impresionaban, producindonos la sensacin de luz: _________________________________________________________________ 6.- Esta teora de la luz establece, que la luz no era otra cosa sino un fenmeno ondulatoriosemejantealsonidoyquesupropagacineradelamisma naturaleza que la de un frente de ondas: Act.15. Fenmenos de la luz. Realizalasiguientelecturaypresentalasiguienteinformacinsolicitadaen forma de tabla. La fotometra es la parte de la ptica cuyo objetivoesdeterminarlasintensidadesdelas fuentesluminosasylasiluminacionesdelas superficies. Alobservartodaslascosasdenuestro alrededor,encontraremosquealgunasdeellas emitenluzyotraslareflejan.Aloscuerpos productoresdeluz,comoelSol,unfoco,una hogueraounavela,selesnombracuerpos luminososofuentesdeluz.Aloscuerposque reciben rayos luminosos, como es el caso de un rbol, una mesa, una piedra, una pelota, etc., se les denomina cuerpos iluminados. Intensidadluminosa(I):Laintensidadluminosadeunafuenteluminosa,esla cantidad de luzque emite la fuente (la cantidad de luz que emiten los cuerpos no es lamisma).Paracuantificarlaintensidadluminosadeunafuentedeluz,seutilizala candela (cd) y en el sistema CGSla buja decimal (bd). Unidad candela (cd): Es la intensidad luminosa emitida normalmente por una abertura de 1/60 cm2, practicada en un recinto que se encuentra a la temperatura de fusin del platino (1773C). Ejemplos. (valores aproximados) 1 vela = 1.1 candela 1 foco = 40 Watts = 44 candelas 1 lmpara fluorescente = 40 Watts = 350 candelas Sol = 1.6X105 candelas Iluminacin (E): Ms importante que la intensidad luminosa es la iluminacin, esto es, la luz que reciben los cuerpos. El fenmeno de la iluminacin depende de dos factores: la intensidad luminosa del foco que ilumina y la distancia que se encuentra del objeto iluminado. Es muy importante para nuestra salud, contar con una iluminacin adecuada segn la actividadquevayamosarealizar.Porejemplo,hacerejercicioaplenaluzsolarpor espaciodetiemponomuygrande,resultabenficoparaelorganismo;sinembargo, leer con los rayos luminosos emitidos directamente por el Sol es nocivo para la salud. Lux: es la iluminacin que recibe normalmente una superficie colocada a un metro de uncuerpoluminoso,cuyaintensidadesdeunacandela.(2mcandelaLux = ). Antiguamentesetomabacomounidadlaluzqueproducaunaveladeestearinade caractersticas muy bien definidas. Conocida como buja patrn. Buja:Cantidadqueemiteunabujasobreunasuperficie.1Watt=1.1candelas=1.1 buja decimal. Flujoluminoso(F)=Lumen(lm):Unlumenesigualalflujoluminosoqueincide sobrecadam2deunaesferade1mderadiocuandounafuenteluminosaisotropita (unaqueirradiaigualmenteentodasdirecciones)deunacandelaseencuentraenel centro de la esfera. REFLEXIN DE LA LUZ. Laluzsecomportacomotodaslasondas.Alllegara una superficie se refleja en ella, es decir, se regresa al lado de donde provino. Lareflexindelaluzpuedeefectuarsededos maneras,alasqueselesconoceconelnombrede: reflexinirregularodifusayreflexinregularo especular. Reflexinirregularodifusa:Sepresentacuandolasuperficiereflectoranoes completamente lisa; caracterizndose porque los rayos de luz que llegan a ella en una direccin determinada, se reflejan en todas direcciones. Este tipo de reflexin hace posible que se vean los objetos que nos rodean. Reflexin regular o especular: Se presenta cuando la superficie que refleja la luz es completamente lisa; por lo que se llama superficie especular o espejo y se caracteriza porque los rayos que llegan en una direccin determinada se reflejan en otra direccin,tambin determinada. Lassuperficiesespecularesoespejos,enrealidadnoseven;loquesevensonlas imgenes que se producen. Toda superficie que refleje los rayos de luzrecibe el nombre de espejos. Por ejemplo elaguadeunaalbercaounlago,olosespejosdecristalquepuedenserplanoso esfricos,comoelcasodelosutilizadosencasaolosautomviles,constandeuna pieza de cristal a la cual se le deposita una capa delgada de plata en una de sus caras y para proteger dicha capa se recubre con pintura. Leyes de la reflexin de la luz Supongaqueunrayodeluzincideenunespejo perfectamenteplanoyqueesreflejado,comose ilustra en la figura. Alalneaperpendicularalasuperficieselellama normal.Alnguloqueformaelrayoincidenteconla normalselellamangulodeincidenciayelngulo que forma el rayo reflejado con la normal es el ngulo de reflexin. Elfenmenodelareflexinsiguedosleyesmuysencillaspropuestasporel matemtico y fsico francs, Ren Descartes (1596-1650), y son:La primera dice que el rayo incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran sobre un mismo plano que es perpendicular al plano del espejo23. Lasegundaleydicequeelnguloincidencia,esigualalngulodereflexin.Eslo mismo que sucede, por ejemplo, con una pelotita que choca contra una pared lisa: se refleja con un ngulo igual al de incidencia. Estasdosleyesjuntastienenunaimplicacin interesante: la trayectoria que sigue un rayo para ir de un punto a otro pasando por el espejo es la ms corta de las trayectorias posibles. REFRACCIN DE LA LUZ Elfenmenodelarefraccindelaluzconsisteenquecuandolaluzllegaala superficiedeseparacinentredossustanciasdiferentes,cambiadedireccin,conla excepcin del caso en que la luz llega perpendicular a dicha superficie. Ejemplos:alintroducirunavarillarectaenelagua,parecequesequiebradondese encuentra la superficie del lquido, en las lentes, las imgenes de las lentes se ven ms grandesomschicas,derechasoinvertidas,segnelcaso;alacercarseauna alberca, se ve como si el fondo se encontrara ms arriba de lo que en realidad est. Reglas y leyes de la refraccin de la luz Los rayos de todos los movimientos ondulatorios cambian dedireccinalrefractarsedebidoalcambiodesu velocidad al pasar de una sustancia a otra. Reglas de la refraccin de la luz Laprimeraregladicequecuandolaluzpasadeuna sustanciadensaaotramsdensa,seacercaala Normal, es decir, el ngulo de incidencia es mayor que el ngulo de refraccin. Lasegundaregladicequecuandolaluzpasadeuna sustancia pticamente ms densa a otra menos densa, sealejadelanormal,esdecir,elngulodeincidencia es menor que el ngulo de refraccin. NRayo incidenteRayo refractadoirMenos densaMas ddensaNRayo incidenteRayo refractadoirmas densamenos densa Leyes de la refraccin de la luz Laprimeraleydicequeelrayoincidente,la normalyelrayorefractado,seencuentransobre el mismo plano. La segunda se conoce como Ley de Snell, por ser elastrnomoymatemticoholandsWillebrord Snell (1591-1626), quien la descubri. DIFRACCIN DE LA LUZ Cuandolaluzpasaprximaalbordedecualquierobjeto opaco,doblalevementesutrayectoriaysigueadelante enunanuevadireccin.Estedoblezdelaluzalrededor de las esquinas se llama difraccin. Conformelapropagacinrectilneadelaluz,se acostumbracreerqueunobjetohadeproyectaruna sombraprecisaybiendefinida.Peroenunexamen minucioso de cualquier sombra, prueba que los contornos no son ntidos sino borrosos y difusos. Si se tiene el cuidado de escoger una fuente de luz pequea, como es la que pasa por la perforacin de una punta de alfiler hecha en una pantalla, la sombra que proyecta un objetosobre una pantalladistanteestrebordeadaporbandaso franjasangostasde luz.Paraobservaresteefecto,puederealizarelsiguienteexperimentosimpleenun cuartooscuro.Secolocaenunladodelcuartounacajaquecontengaunalmpara elctrica, que tenga un agujero de alfiler y se coloca unapantalla de vidrio esmerilado para observaciones en el otrolado del cuarto. Entonces se colocan los objetos cuyas sombras se van a observar a medio camino entre la fuente y la pantalla. POLARIZACIN DE LA LUZ

Otro fenmenomuycomnquecompruebalanaturalezaondulatoriadela luzyque tiene bastantes aplicaciones prcticas, es la polarizacin de la luz. Enlaactualidadescomnqueseutilicenlentesespeciales llamados polaroides, para evitar el deslumbramiento que produce la luz que se refleja en el pavimento, tanto de da como de noche o en la arena de una playa. Para estudiar mejor este fenmeno, se pueden utilizar cristales de Turmalina, o filtros polarizadores que tambin se llaman polaroides. El fenmeno de la polarizacin de la luz era conocido desde los trabajos de Christian Huygens (1629-1695) pero fue estudiado a fondo por Jean Baptiste Biot (1774-1862) a principiosdelsigloXIX.Trasestudiarelfenmenosobreuncristaldecuarzo,Biot encontrlaexistenciadesustanciasquegirabanelplanodepolarizacindelaluz hacia la derecha (dextrgiras) y otras que lo hacan hacia la izquierda (levgiras). En1969elmdicodansErasmoBartalinaobservqueciertocristaltransparente llamadoespato de Islandiatienelapropiedad dequea travsdelseveeldoble, o sea, que un rayo de luz que incide sobre ste se refracta de dos maneras distintas. Estefenmenoesllamadodoblerefraccinylosmediosquelaproducensellaman birrefringentes. En1808,elingenierofrancsE.Molus,notquesilaluzincideenunmedio birrefringente antes haba sufrido una reflexin, la doble refraccin no ocurre. Malus le llamo polariza a la luz que no produce doble refraccin en un medio birrefringente. En1813,AgustnJeanFresneldemostrqueestosfenmenosse explicansisepiensaquelaluzesunaondatransversal,que consisteenalteracionesperpendicularesaladireccinde propagacin. Sedicequeelmovimientotransversalestpolarizado,siselogra que todas las partculas vibren en una sola direccin.

Elfenmenodelapolarizacintambincompruebasu naturaleza ondulatoria. Cientficamente se explica la polarizacin de la luz, considerando que las vibraciones de una onda luminosa son transversales. La luzsepuedepolarizarporreflexin,pordoblerefraccinypor absorcin selectiva. La ms comn es por reflexin. Unaondaelectromagnticaconsisteencamposelctricosymagnticososcilantes, perpendicularesentresyademsaladireccindepropagacindeunaonda.Por consiguiente,lasondasdeluzestnformadasporcampososcilantesmsquepor partculasvibrantes,comoelcasodelasondasproducidasenunacuerda.Sipuede demostrarsequeestasoscilacionespuedenpolarizarse,esposible,estableceren forma concluyente, que las oscilaciones son transversales. Unnmerodesustanciasexhibendiferentesndicesderefraccinparalaluzcon diferentes planos de polarizacin relativos o su estructura cristalina. Algunos ejemplos son la calcita, el cuarzo y la turmalina. Con estos materiales pueden construirseplacasquenicamentetransmitanlaluzenunsoloplanoparticularde oscilacin.Enconsecuenciapuedenutilizarsecomopolaroidesdelaluzincidente cuyasoscilacionesestnorientadascaticamente.Analgicamentealascuerdas vibrantesquepasanporlasrejillaspuedenusarsedosplacaspolarizadaspara determinar la naturaleza transversal de las ondas de la luz. La luz emitida por la mayora de las fuentes no est polarizada. Al pasar la luz por una placa Turmalina (el polarizador), el haz luminoso que emerge estar polarizado en un plano,perosuintensidadhabrdisminuido.Otraplacaservircomoanalizador.A medida que gire con relacin al polarizador, la intensidad de la luzque pasa a travs del sistema disminuir en forma gradual hastaque relativamente deje de pasar la luz a travs del sistema. De aqu puede deducirse que las ondas de la luz son transversalesy no longitudinales.24 a)PolarizacindelaluzI)La intensidaddelaluz,queest enfuncindelaalturadelas crestasdelaondaL) Longitud de la onda,que es la distanciaqueseparados crestasdelaondah)Unrayo normal de luz consta de un haz infinitos planos radiales Uso de la luz polarizada Para mejorar el estudio microscpico de microorganismos y cristales. Paradeterminarlaconcentracindelassolucionesdealgunassustanciascomo azcares. Para determinar la elasticidad de los cuerpos. DISPERSIN ATMOSFRICA DE LA LUZ Dispersindelaluz:Newtonensuexperimentoclsicofueelqueinicioel conocimiento de lo que es el color. Encontrndoseenuncuartocompletamentecerrado,aoscuras,recibilaluzdelsol quepenetrabaporunarendija,enunprismadecristal,paraquelaluzrefractada llegara a una pantalla blanca.Entonces observ que sobre dicha pantalla, se formaba una serie de matices iguales a lasquesepresentanenelarcoiris:rojo,anaranjado,amarillo,verde,azul,ndigo(o ail) y violeta. Aestefenmenoseleconocecomodispersindelaluzypuedellevarseacabo tambinconunarejilladedifraccin,demostrndoseasquelaluzblancaesel resultado de la mezcla de todos estos colores. DemostrdenuevoNewtonestacaractersticadelaluzblancapormediodel llamado disco de Newton; este aparato se encuentra formado por un disco ligero, pintadoradialmenteconloscoloresdelarcoirisyquepuedehacersegirarcon rapidez; al hacerlo, dichos colores se mezclan en la retina, con lo que el disco se ve blanco. La dispersin y el azul del cielo. Elazuldelcieloyelrojo delaspuestasdelsol,se debealfenmenodela dispersindelaluz. Cuandolaluzpasaa travsdelaatmsferade la Tierra, las molculas de airerecogenmuchaluzy vuelvenaemitirlaen alguna otra direccin. Sepuedeimaginaralaluzactuandosobrelasmolculasdeaireylaspequeas partculasdepolvo.Unavezquesonpuestasenvibracinporunaondadeluz,las molculasopartculaspuedenvolveraemitirlaluzabsorbida,avecesenlamisma direccin, pero generalmente en cualquier otra. Las ondas de la luz son dispersadas por las molculas de aire. Experimentalmenteseve,deacuerdoconlaTeoradeladispersin,quelasondas ms cortas son dispersadas con mayor facilidad fcilmente que las ondas mas largas.De acuerdo con esta ley, las ondas cortas de la luz violeta son dispersadas diez veces conmayorfacilidadquelasondaslargasdelaluzroja.Losotroscoloresson dispersados en proporciones intermedios entre stas. As, cuandola luz del sol entra en la atmsfera de la Tierra, la luz violeta y azul es dispersada al mximo, seguido por elverde,amarillo,anaranjadoyrojo,enelordenmencionado.Porcadadiezondas violetas dispersadas de un haz, slo se dispersa una onda roja. CIELO AZUL DE MEDIODA La combinacin de longitudes de onda en la luz natural vara con la hora del da debido a la diferente refraccin de los rayos en la atmsfera. Al medioda, al caer verticales, todos los rayos refractan por igual y la luz aparece blanca. Las molculas del aire (generalmente aerosoles,vapor de agua y gotitas en suspensin) dispersan parte de la luz, sobre todo las radiaciones ms cortas que son las que ms se refractan. Esta luz con abundancia de radiaciones azules dispersa en la altura gracias alvaporyalosaerosolesensuspensineslacausadequeveamosel cielo azul. POR QU EL CIELO ROJIZO AL OCASO?Al atardecer, con el sol incidiendo de forma oblicua en la atmsfera, los rayos deben realizar un trayecto ms largo y atravesar una capa ms gruesa de aire y su refraccin es mayor, tanto por el grosor a atravesar, como por el mayor ngulo de incidencia. Las radiaciones ms cortas (azules) se refractan tanto que giran y descienden pronto hacia el suelo. Las rojas, por el contrario, sufrenuna menor refraccin y tien de rojo el cielo durante el ocaso.

A esto hay que aadir el qu, los tomos de ozono, al tener una mayor absorcin en la zona del UV, restan porcentaje de azul a la luz de sol tindola de rojo El color de un objeto depende fundamentalmente de su constitucin fsico-qumica, del acabado de su superficie y de la intensidad y longitud de onda de la luz que lo ilumina y, secundariamente, del color de las reflexiones difusas de los objetos que lo rodean. Este es el color compuesto por lamezcla de colores dispersados eficazmente por las molculasdelaire.Cualquiercolorpuedesimularsemezclandoondasdeluzrojas, verdes o azules de intensidades variables. Cada tinte est determinado por su longitud deondadominanteylacombinacinvisualdelaslongitudesdeondamezcladas.El rojomselverdesecombinanparaproducirelamarillo.Lostresjuntoshacenel blanco. Laintensidaddelaluzcomofactordeterminantedelcolor,es nicamente una ilusin ptica debida a la peculiar fisiologa de nuestra retina.Tabla. ConceptoDefinicinEjemplo 1) Fotometra 2) Intensidad luminosa 3) Candela 4) Iluminacin 5) Lux 6) Flujo luminoso 7) Reflexin irregular 8) Reflexin irregular 9)PrimeraLeydela Reflexin de la Luz 10)SegundaLeydela Reflexin de la Luz. 11) Refraccin de la luz 12)Primeraregladela refraccin de la Luz. 13)Segundaregladela refraccin de la Luz. 14)Primeraleydela refraccin de la Luz. 15)SegundaLeydela refraccin de la Luz. 16) Difraccin de la luz 17) Polarizacin de la luz 18)Dispersin Atmosfrica de la Luz Act. 16. Actividad Experimental: Espejos. Realizaenequiposde4o5integrantes,lasiguienteactividadexperimental, participando y colaborando de manera efectiva.

Lista de cotejo para actividad experimental Actividad Experimental No. 1Bloque: 1Integrantes del equipo: Nombre de la actividad: Fecha: Grupo: Equipo No. Aspectos a evaluarSNoObservaciones 1.Aplicalasreglasdeseguridaddellaboratorioutilizandocon cuidado el material de la prctica de experimental. 2.Formulahiptesiscoherentereferentealtemaeimplicala pregunta planteada dela actividad experimental. 3.Sigueinstruccionesdemanerareflexivacomprendiendocada unodelospasosycolaboraenlarealizacindelaprctica asumiendounaactitudconstructivadentrodelequipode trabajo. 4.Losresultados,observacionesyconclusionessonclarosy explicanloocurridoy/ocomprobadoenellaboratoriode manera coherente 5.Entregaelreportedelaactividadexperimentalentiempoy forma. TOTAL Lista de cotejo para el portafolio de evidencias Portafolio 1Bloque 1Nombre del alumno:Se contara la actividad solo si cumple con los cuatro indicadores. Actividad evaluada Se entrego en el tiempo estipulado Se realizo la actividad en su totalidad La actividad fue realizada por el alumno Entrego el trabajo con los requerimientos solicitados Firma o sello Actividad 1 Actividad 2 Actividad 3 Actividad 4 Actividad 5 Actividad 6 Actividad 7 Actividad 8 Actividad 9 Actividad 10 Actividad 11 Actividad 12 Actividad 13 Total Lista de cotejo para Problemario ProblemarioNo. 1Bloque: 1Nombre del alumno: Aspectos a evaluarSNoObservaciones 1.-Muestraelprocedimientocorrectosinomitirpasospara resolver sus ejercicios propuestos 2.- Entrega el procedimiento en el cuaderno o material solicitado 3,-Dominaelmanejodeoperacionesnecesariaspararesolverel ejercicio propuesto. 4.-Obtieneycompruebaelresultadoparaverificarquesea correcto 5.- Cuando se requiere hace buen uso de la calculadora. 6.- Entrega con orden sus ejercicios. 7.- Entrega en sus ejercicios en la fecha sealada. 8.- Trabaja respetando las indicaciones (individual o equipo) 9.- Muestra respeto y disciplina con sus compaeros. 10.- Entrega con limpieza sus ejercicios. TOTAL COLEGIO DE BACHILLERES DE BAJA CALIFORNIA PLANTEL RUBEN VIZCAINO TEMAS SELECTOS DE FISICA 2 ESCALA DE VALORES PARA EL PROYECTO DEL BLOQUE 2 Nombre del Maestro_____________________________________________________ Nombre de la Actividad_____________________________________________________ Fecha_____________________________________________________ Grupo_____________________________________________________ Clave de la escala: 1 = Deficiente 2 = Regular 3 = Muy bien 4 = Excelente Nombre del Alumno Maqueta o modelo Documento (memoria) Exposicin oralCartel Funcionamiento PUNTUACIONOBSERVACIONES 12341234123412341234