INSTITUCION EDUCATIVA DEPARTAMENTAL “SERREZUELA” – Madrid (Cund)PLAN DE AULA BIMESTRAL – UNIDAD DIDACTICA: EVENTOS ONDULATORIOS.

AREA / ASIGNATURA: CIENCIAS NATURALES FISICA PERIODO:1 GRADO: ONCE AÑO 2011.

DOCENTE:DUVAN IGNACIO GONZALEZ JORNADA: MAÑANA

MATRIZ DE LOGROS

LOGRO• COMPRENDE LOS PRINCIPALES CONCEPTOS LIGADOS AL MOVIMIENTO ONDULATORIO,

CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS Y FENOMENOS ONDULATORIOS.

NIVEL AFECTIVO COGNITIVO EXPRESIVO

I

SE CONCIENTIZA DE LA IMPORTANCIA DEL MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE EN OS SISTEMAS FISICOS.

COMPRENDE LOS PRINCIPALES CONCEPTOS LIGADOS AL MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE.

DEDUCE CORRECTAMENTE LAS ECUACIONES DEL MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE.

II

VALORA LA IMPORTANCIA DE CONOCER LAS PRINCIPALES CARACTERISTICAS DEL MOVIMIENTO ARMONICO SIIMPLE.

IDENTIFICA PERFECTAMENTE LAS CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE ONDAS.

REGISTRA CORRECTAMENTE LOS VALORES OBTENIDOS EN EXPERIMENTOS SIMPLES SOBRE EL MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE.

III

VALORA LA IMPORTANCIA DE CONOCER LOS DIFERENTES FENOMENOS ONDUATORIOS.

DIFERENCIA CORRECTAMENTE LOS FENOMENOS ONDULATORIOS.

ESTABLECE DIFERENCIAS ENTRE LAS CINCO FENOMENOS ONDULATORIOS.

PRACTICA EXPERIMENTAL

Deben construir una cubeta de ondas en grupos de máximo 5 estudiantes, las medidas deben ser: altura del soporte 35 cm, dimensiones del vidrio 35 cm de lado, laterales de la cubeta, máximo 3cm. Los elementos necesarios se muestran en el documento anexo y en las imágenes, la parte fundamental es el generador de pulsos, para la cubeta, se puede conseguir hecho, o fabricarlo, averiguar cómo o en donde, la práctica se realizará en laboratorio de Física el día de las dos horas de clase, empezando la semana del 6 de Junio, será tomada como una nota de evaluación, en dos partes, la construcción y la práctica, cuyas evidencias serán enviadas en fotografías al correo duviduvi17@gmail.com, es necesario tener al menos 5 fotografías, 1 de reflexión, 1 de refracción, 1 de interferencia, 1 de difracción y una del principio de Huygens, pueden ser ondas planas o circulares, sobra decir que las fotos deben ser las de su propia cubeta.

CUBETA DE ONDAS

I.- OBJETIVO ESPECIFICOEmplear una cubeta de ondas para investigar las propiedades de reflexión, refracción, difracción e interferencia de ondas.INTRODUCCIONLA CUBETA DE ONDAS: La cubeta de ondas es un dispositivo experimental que nos permite mostrar, observar y estudiar el comportamiento de las ondas. Con ella se obtienen bastante buenos resultados, aprovechando el fenómeno de la propagación de las ondas superficiales en un líquido.

Consiste en un recipiente de poca profundidad cuyo fondo plano y rectangular es de vidrio transparente. Se usa para estudiar el comportamiento de las ondas observando la proyección de éstas sobre una pantalla colocada debajo de la cubeta.

A cierta altura sobre la cubeta y en la parte central de ella se coloca una lámpara de manera tal que sólo ilumine hacia la cubeta. Esta misma lámpara puede usarse para proyectar en cielo raso.

ACCESORIOS DE LA CUBETA

Generador de pulsos planos: es una barra cuya longitud es un poco menor que el ancho de la cubeta. La barra está provista de agujeros, en ellos se insertan, uno, dos o más ganchos. Para generar ondas periódicas circulares basta colocar uno de los ganchos y levantar la barra de modo que la gomita cilíndrica roce el agua. Cuando se va a producir ondas planas, se sacan los ganchos y se baja la barra hasta que ésta toque el agua.

Barreras : bloques de cantos biselados, los que se usan como reflectoras o barreras.

DESARR0LLO EXPERIMENTAL

Eche agua en la cubeta de ondas, asegurándose que en cada esquina de ella, el agua esté al mismo nivel (aproximadamente 1 cm.). Encienda la fuente luminosa. Mientras crea pequeñas perturbaciones con el lápiz, ajuste la fuente luminosa de modo que se produzcan imágenes claras de ondas sobre la pantalla de papel.

Utilizando el generador de ondas planas, coloque un obstáculo plano en la dirección de la propagación de la onda. Los pulsos incidentes golpearan la barrera frontalmente (ángulo de incidencia cero). Describa lo que sucede con los pulsos cuando golpean la barrera e identifique los pulsos incidentes y reflejados. Cambie el ángulo de incidencia. En la hoja de papel marque la dirección de propagación, la dirección de la onda reflejada y la normal a la superficie de incidencia.

Sustituya la barrera recta por una tira parabólica, arreglada de tal manera que el lado abierto de la curva esté hacia la barra generadora de ondas. Envíe pulsos directamente hacia la barrera curva. Describa lo observado, la tira parabólica se elabora a partir de un pedazo de aluminio lustrado, ancho 1cm, largo 13cm.

Localice el punto, o foco, donde los pulsos reflejados se juntan. Golpee suavemente en el foco, utilizando su dedo. Observe que hay dos frentes de onda, uno que se mueve hacia afuera del foco y otro que se mueve hacia la barrera curva y es reflejado. Describa la reflexión de una onda circular que se origina en el foco de la barrera curva.

Los siguientes experimentos, muestran la facilidad de producir y estudiar el fenómeno de interferencia en la cubeta de ondas :

Coloque dos gomitas ( fuentes puntuales)en los agujeros centrales del generador de ondas, ajústelas de manera que queden igualmente sumergidas en el agua.

Genere ondas periódicas, mida su longitud de onda y observe el modelo de interferencia. La superposición de las ondas provenientes de las dos fuentes debe producir un tipo de interferencia en la cubeta. Identifique las líneas nodales y antinodales. Aumente la velocidad de generación de las ondas. Describa y dibuje lo observado. ¿Que ocurre con el tipo y al número de líneas nodales cuando sé varia la frecuencia del generador?. Sobre un papel blanco colocado como pantalla, dibuje la posición de los focos emisores y las líneas nodales que observa en este caso.

DIFRACCION

Arregle dos barreras frente al generador de ondas planas como muestra la figura.Genere pulsos sencillos y observe la difracción de las ondas incidentes cuando pasan a través de la abertura.Mientras genera las ondas con frecuencia constante reduzca progresivamente el tamaño de la abertura.Describa y dibuje para tres anchos distintos de la abertura de la barrera incidente, uno pequeño, uno mediano y uno grande, que muestren la difracción de las ondas incidentes.Luego aumente la velocidad de generación de las ondas y para esta frecuencia, reduzca progresivamente el tamaño de la abertura.

NOTA: Como las imágenes de la cubeta de ondas sobre la pantalla se amplifican, las mediciones de la longitud de onda sobre la pantalla deben ajustarse respecto a la amplificación.El factor de amplificación ( ), se determina colocando un objeto cualquiera ( de forma bien definida ) en la cubeta justo bajo la fuente luminosa. Se mide la longitud del objeto y su proyección correspondiente.

El cociente entre la dimensión proyectada(L’ ) y la dimensión real (L ), determina el factor de amplificación.

Cubeta de ondasLa cubeta de ondas es un aparato fundamental para el estudio de las ondas y los fenómenos asociados a su propagación.

Partes de la cubeta de ondas La cubeta de ondas consta esencialmente de tres partes:

• un estroboscopio

• una lámina de agua sobre un lecho transparente

• un espejo y una pantalla traslúcida.

Veamos el funcionamiento de cada una de las partes de un modo independiente y, posteriormente, en conjunto.

En primer lugar, tenemos un estroboscopio de frecuencia regulable, de modo que la lámpara se encuentra en el foco de una lente convergente, de modo que los rayos emergen paralelos su eje, el cual es perpendicular al orificio del círculo y a la superficie del agua. Veremos un parpadeo que ilumina la superficie del agua.

Los rayos alcanzan la superficie del agua siendo perpendiculares a la misma. Si la superficie del agua está quieta, es decir se mantiene horizontal, cuando los rayos llegan a ella, sólo sufren un retraso – la luz, al pasar del vidrio al agua, disminuye su velocidad- pero no hay cambio de dirección alguno.

A continuación los rayos atraviesan la lámina de vidrio transparente e inciden sobre un espejo que forma un ángulo de 45º con la vertical. Los rayos emergen de tal forma que el rayo incidente y el reflejado formarán un ángulo de 90º - 45º el ángulo de incidencia y 45º el ángulo de reflexión- siguen por la tanto la horizontal hasta encontrar la pantalla traslucida.

En el caso de que la lámina de agua se encuentre en reposo la iluminación recibida por esa pantalla será homogénea. Y observaremos un parpadeo de frecuencia igual a la del estroboscopio.

Sobre la lámina, la cubeta lleva una barra hueca por la cual un motor impulsa aire a presión con frecuencia regulable.. Mediante un tubo angulado, cuya salida deberá permanecer siempre tangente a la superficie del agua, se provocan oscilaciones en ese punto de su superficie, produciéndose ondas. En otros modelos, se acoplan puntas que, movidas por un motor, las hace vibrar y percuten sobre la lámina de agua provocando las ondas.

Si ponemos en funcionamiento el motor, originamos ondas sobre la superficie del agua. En este caso, los rayos no alcanzan la superficie del agua perpendicularmente a la misma, sino sólo en los máximos y en los mínimos de la onda. Todos los demás sufrirán una desviación, concentrándose los que llegan a la superficie del agua en la zona perteneciente a las crestas de la onda, dando lugar a una banda brillante, y alejándose los que llegan a la zona del valle, percibiéndose una zona oscura Hagamos un esquema de la dirección que toman los rayos cuando se produce la refracción de la luz.

Los rayos que inciden entre sobre las crestas, entre los puntos de inflexión de una onda, se concentran y aparecerá una banda concéntrica de una luminosidad más intensa sobre la pantalla. Por el contrario, en los valles, entre ambos puntos de inflexión de la onda, los rayos se dispersan de tal modo que sólo un rayo se refleja sobre el espejo en la dirección de la normal al valle; como esos fotones el ojo no los puede percibir, aparecerá una banda oscura, casi negra.

Si nosotros regulamos la frecuencia de la fuente de las vibraciones y la igualamos a la frecuencia del estroboscopio, se observará una superficie inmóvil, que dará sobre la pantalla traslúcida una imagen de estas características.

La distancia entre dos bandas oscuras observadas sobre la pantalla es la longitud de onda, , de las ondas creadas por las oscilaciones del foco emisor. Como podemos conocer la frecuencia f de las ondas, dado que será la misma que la frecuencia del estroboscopio, podremos conocer la velocidad de propagación de las ondas sobre la superficie del agua

Si la frecuencia de las oscilaciones fuese menor que la del estroboscopio, observaremos un movimiento aparente de retroceso. Si la frecuencia del estroboscopio es menor que la de las oscilaciones, se observará un movimiento aparente de avance de las ondas. Véase el funcionamiento del ESTROBOSCOPIO

Se pueden conseguir ondas planas, observar los fenómenos de reflexión y refracción, con dos fuentes figuras de interferencias, y los fenómenos de difracción al encontrar un obstáculo"