MOVIMENT ONDULATORI Fsica 2n ondulatori fsica 2n batxillerat transmisi d’energia sense transport net de matria, mijanant la propagaci d’alguna forma de pertorbaci: ona

  • View
    228

  • Download
    3

Embed Size (px)

Text of MOVIMENT ONDULATORI Fsica 2n ondulatori fsica 2n batxillerat transmisi d’energia sense transport...

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    TRANSMISI DENERGIA SENSE TRANSPORT NET DE MATRIA, MIJANANT LA PROPAGACI

    DALGUNA FORMA DE PERTORBACI: ONA

    Fenmens ondulatoris

    Reflexi

    Refracci

    Difracci

    Interferncies

    Polaritzaci

    Absoci

    Efecte Doppler

    Produeixen

    Amplitud A

    Longitud dona l

    Periode T

    Freqncia n

    ONES

    Pertorbaci Es propaga Energia

    M.H.S.

    ONES

    HARMNIQUES

    Velocitat

    Intensitat

    Soriginen en una Transporten

    que

    Amb una Per exemple

    llavors

    amb

    Es caracteritzen per

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    PERTORBACI INICIAL

    Es transmet des dun

    punt inicial sense

    desplaament net de

    matria

    TRANSMISI DENERGIA

    A travs dun medi

    RETARD

    Temps transcorregut des de

    linstant en qu es produeix la

    pertorbaci inicial i linstant en

    qu va assolint els punts ms

    allunyats

    ELEMENTS COMUNS

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Segons el medi pel que es propaguen

    Ones mecniques

    necessiten un medi material (aigua, aire, corda, molla...) per tal de poder-se propagar. Les

    partcules que constitueixen el medi sn les que experimenten la pertorbaci.

    Ones electromagntiques

    Es poden propagar a travs del buit. Sn conseqncia de

    dos camps oscillatoris sobreposats, l'elctric i el magntic.

    En sn exemples la llum visible, raig x, raig ultravioleta,...

    TIPUS DONES

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Segons la direcci de propagaci de l'ona en relaci amb el moviment de les partcules del medi

    Ones transversals

    La direcci de propagaci de l'ona s perpendicular a la direcci d'oscillaci de les partcules del medi.

    Ones longitudinals

    La direcci de propagaci de l'ona s parallela a la direcci de propagaci de la pertorbaci.

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Ones superficials

    Es caracteritzen per qu les partcules oscillen tant parallelament com perpendicularment a la direcci de

    propagaci de l'ona. L'exemple s la propagaci d'ones damunt la superfcie de l'aigua degut a una pertorbaci

    inicial.

    A = En aiges profundes.

    B = En aiges superficials. El

    moviment ellptic duna

    partcula superficial se torna

    suau amb la baixa intensitat.

    1 = Progressi de lona

    2 = Cresta

    3 = Vall

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Segons les dimensions de propagaci de les ones

    Ones unidimensionals

    Les ones es propaguen en una sola dimensi. Exemple: Ones que es produeixen en una corda tibant

    Ones bidimensionals

    Les ones es propaguen en dues dimensions. Tamb s'anomenen ones

    circulars. Exemple: les ones superficials de l'aigua.

    Ones tridimensionals

    Les ones es propaguen en tres dimensions. Tamb s'anomenen

    ones esfriques. Exemple: les ones sonores.

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Velocitat de les ones mecniques

    Distncia recorreguda per lona dividida pel temps de propagaci.

    Depn de les propietats del medi, no del focus emissor.

    Transversals

    Longitudinals

    En slids:

    sliddeldensitatd

    Pam

    NvolumdetelasticitaoYoungdemdulE

    d

    Ev 2s

    lstransversaalslongitudin vv

    En lquids:

    lquiddeldensitatd

    Pam

    NlquiddelilitatcompressibdemdulQ

    d

    Qv 2l

    gls vvv

    gasdeldensitatd

    molarmassaM

    absolutaatemperaturT

    gasosdelsuniversalttanconsR

    gasdelpressiP

    adiabticcoeficient

    M

    RT

    d

    PvgEn gasos:

    TvEn una corda:

    )linealdensitat(longituddeunitatpermassa

    cordaladetensiT

    Superficials

    Depenen de la naturalesa del lquid i de la profunditat.

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Segons les caracterstiques de la pertorbaci que es transmet.

    Ones harmniques

    Tipus d'ones peridiques que tenen per origen una pertorbaci

    produda en un medi elstic per un moviment harmnic simple.

    Polsos o trens d'ones localitzats.

    La pertorbaci del medi dura molt poc temps, sense tenir la

    possibilitat de repetir-se masses vegades: polsos.

    Ones peridiques

    La pertorbaci inicial es va repetint cclicament, de forma que

    tots els punts del medi material per on es propaga repeteixen

    indefinidament el moviment associat a la pertorbaci.

    M Isabel Arizcun Arizcun

    http://www.xtec.net/~sescura/m.h.htm

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Caracterstiques d' una ona harmnica

    s el valor mxim de l'elongaci. (m)

    s la distncia mnima entre dos punts

    consecutius que es troben en el mateix

    estat de vibraci. (m)

    distncia que recorre l'ona en una unitat de temps.

    fv ll

    l

    Tv

    Tt

    ssi

    t

    sv

    * Amplitud de lona, A:

    * Longitud dona, :

    * Perode, T:

    temps que empra un punt qualsevol a

    completar una oscillaci complerta (cicle).

    O temps necessari per tal de que una ona

    avanci una distncia igual a la seva

    longitud d'ona. (s)

    * Freqncia, f:

    nombre doscillacions dun punt del medi en cada segon. (s-1= hertz (Hz)).

    * Velocitat de propagaci v:

    M Isabel Arizcun Arizcun

    http://www.xtec.net/~sescura/glossari.htm

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    diem que dos punts estan en fase, que oscillen en fase, o que vibren en fase, quan estan en el mateix estat de vibraci (mateixa elongaci, velocitat i acceleraci).

    * Punts que estan en fase:

    A, C i E estan en fase donat que estan en

    les mateixes condicions de vibraci. Aix com

    B i D

    * Punts que estan en oposici de fase:

    diem que dos punts estan en oposici de fase quan el moviment d'un dels punts est endarrerit o

    avanat respecte de l'altre en mig perode , o el que s el mateix , els seus estats de vibraci sn

    contraris.

    A i B estan en oposici de fase, doncs tot i estar tots dos en equilibri, A tendir a pujar i B tendir

    a baixar.

    Distncia entre aquests dos punts en oposici de fase s un mltiple senar de la meitat de la

    longitud d'ona: d = (2k -1) /2

    Distncia entre dos punts en fase s un mltiple

    de la longitud d'ona. D = k ; k enter

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Funci dona d'una ona harmnica

    El punt O fa un M.H.S.

    oo t

    T

    2sinAytsinAy

    v

    x't temps que tarda lona en arribar a P

    Elongaci de P en t = elongaci de O en t t

    l

    l

    ooooo

    2

    vTx

    T

    t2sinA

    vT

    x2t

    T

    2sinA

    v

    xt

    T

    2sinAx,ty0,

    v

    xtyx,ty

    Si per to = 0 es pren y = 0 0o x,ty

    l

    x

    T

    t2sinA Equaci del M.O.H.S. o funci dona

    okxtsinA)x,t(y

    angularfreqnciaT

    2

    ones'dnombrek2

    l

    inicialfase

    faseofasedeanglekxt

    o

    o

    kxtsinA)x,t(y

    0o Si

    Propagaci de lona en sentit negatiu

    segons les condicions inicials.

    Propagaci de lona en sentit positiu

    Tamb: kxtcosA)x,t(y

    kxtsinA)x,t(y

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Periodicitat de la funci dona

    La funci dona t doble periodicitat, respecte de la posici i respecte del temps.

    Si t = constant )nx,t(y)x,t(y

    )x(y)x(y)x(y 131

    l

    l

    El perode de la funci elongaci (y) respecte de la posici (x) s la longitud dona l

    Si x = const. )x,nTt(y)x,t(y

    )x,Tt(y)x,t(y)x,t(y 131

    El perode de la funci elongaci (y) respecte del temps (t) s el perode T

    l

    x,tyx,'ty2

    Tnt't

    o

    x,ty'x,ty2

    nx'x

    Si amb n imparell punts en oposici de fase

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Energia d'una ona harmnica

    22m Am

    2

    1E

    2mximacm

    pem22

    pecmvm

    2

    1EE0ySi

    EE0vAySi

    yk2

    1vm

    2

    1EEE

    kxtcosA

    dt

    kxtsinAdv

    Avmx

    f2222

    m f4Am2

    1E

    222m fAm2E

    Potncia d'una ona harmnica: energia transmesa per lona en una unitat de temps.

    t

    fAm2

    t

    EP

    222

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Intensitat de les ones

    S

    P

    St

    EI

    Intensitat duna ona, I: Energia que travessa una superfcie unitat perpendicular a la direcci de propagaci

    de lona, en una unitat de temps.

    (Js-1 m-2 = Wm-2)

    Per superfcies esfriques: 2r4S

    2

    222

    22 r4t

    fmA2

    r4t

    E

    r4

    PI

    Per dues superfcies que estan a distncies r1 i r2 del focus:

    Lamplitud de la vibraci s inversament proporcional a la

    distncia al focus emissor.

    r Si superfcie plana i raigs parallels

    S = const., I = const, i A = const.

    ona plana

    M Isabel Arizcun Arizcun

  • Fsica 2n batxillerat MOVIMENT ONDULATORI

    Atenuaci i absorci de les ones

    Atenuaci: disminu