Explorando Fenómenos Físicos: Ondas, Péndulos y Resonancia

Refracción de Ondas: Conceptos Fundamentales

La refracción ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad. Por ejemplo, cuando la voz de una persona es escuchada en una habitación distinta porque esta onda logró atravesar la pared que los dividía.

Comportamiento del Péndulo Simple

Un péndulo simple, el cual aparece en la imagen, consta de una plomada pesada de bronce suspendida de una cuerda o hilo, el cual está fijo en un soporte. Cuando se pone en movimiento, la plomada se mece de lado a lado. Como se indica en el diagrama, este movimiento se llama movimiento de oscilación.

En el diagrama, una oscilación completa es el movimiento de B a A y luego de regreso a B. La distancia que la plomada recorre entre A y su posición más baja se denomina amplitud. Si el péndulo oscila durante largo tiempo, la amplitud disminuye lentamente debido al rozamiento del aire.

El tiempo empleado en una oscilación se representa con el símbolo T. La frecuencia de oscilación es el número de oscilaciones por segundo y se representa con el símbolo F. Si T = 0.2 s, entonces F = 5 oscilaciones por segundo, es decir, F = 1/T. (Folivi, 1975)

Aplicaciones del Péndulo Simple en la Vida Diaria:

• En los relojes.
• En las grúas.
• Entre otros.

Comportamiento de una Masa Unida a un Resorte

El comportamiento de una masa unida a un resorte depende directamente de su peso: a mayor peso de la masa, más lento será el movimiento del resorte; inversamente, cuando la masa tiene menos peso, el resorte se moverá más rápido.

Aplicaciones de la Masa-Resorte en la Vida Diaria:

• En balanzas de alimentos.
• En los amortiguadores de un carro.
• Entre otros.

¿Por Qué las Ondas Mecánicas Requieren un Medio para su Propagación, a Diferencia de las Ondas Electromagnéticas?

Las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio de propagación, a diferencia de las ondas mecánicas. Esto se debe a que las ondas electromagnéticas, como la luz, las ondas de radio o los rayos X, son perturbaciones de campos eléctricos y magnéticos que se auto-propagan en el vacío. Además, son generadas a partir de la oscilación de cuerpos cargados eléctricamente, como los electrones.

Por otro lado, las ondas mecánicas sí necesitan de un medio para propagarse porque no son generadas por la oscilación de un cuerpo cargado, sino por un cuerpo que vibra en un medio elástico. Ejemplos de estos medios elásticos incluyen:

• El agua
• El aire
• La madera
• Un metal
• Entre otros.

Relación entre Sistemas de Cuerdas Vibrantes y Tubos Sonoros con Instrumentos Musicales

Guitarra: Sistema de Cuerdas Vibrantes

El sonido de la guitarra se produce gracias al funcionamiento del sistema de cuerdas vibrantes. Este proceso depende de las cuerdas tensadas y de su movimiento armónico, el cual es periódico y requiere de una energía inicial para ser activado.

Flauta: Sistema de Tubos Sonoros y Columna de Aire

En una flauta, las ondas sonoras se transmiten a través de la columna de aire en su interior, que actúa como medio de propagación. El sonido se genera cuando esta columna de aire es excitada.