Fundamentos de Física: Movimiento Pendular y Fenómenos Ondulatorios

Péndulo Simple

Este artilugio consiste en una pequeña esfera de una sustancia muy densa suspendida de un hilo fino, resistente y de masa despreciable. Al separar la bola de la posición de equilibrio y abandonarla a su suerte, se ve que oscila de un lado a otro. Este movimiento de pequeña amplitud puede considerarse un MAS (Movimiento Armónico Simple).

El movimiento pendular es debido al peso de la bola, que se puede descomponer en:

• F = P · cos(α) = m · g · cos(α): es la fuerza que mantiene el hilo tenso.
• F = P · sen(α) = m · g · sen(α): es la fuerza que origina el movimiento oscilante del péndulo.

Reflexión

Es el cambio de dirección del mismo medio que experimentan las ondas al incidir sobre una superficie de separación entre medios.

Leyes de Snell (Reflexión)

• 1. El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales.
• 2. Los rayos incidente y reflejado están en el mismo plano.

Refracción

Es el cambio de dirección que experimenta la onda al pasar de un medio transparente a otro también transparente.

Leyes de Snell para la refracción

El cociente entre los senos de los ángulos de incidencia y de refracción es igual al cociente entre las velocidades de propagación entre medios 1 y 2: sen(i)/sen(r) = v1/v2 = n2/n1.

Ángulo de incidencia límite y reflexión total

Cuando la onda pasa de un medio a otro en el que la velocidad de propagación es mayor, el rayo refractado se aleja de la normal (N) y llega un momento en que, para un determinado ángulo de incidencia, el rayo refractado coincide con la superficie de separación de medios. Es el ángulo de incidencia límite al que le corresponde un ángulo de refracción de 90º.

Difracción

Es el fenómeno mediante el cual un sistema de ondas que atraviesa un obstáculo por un orificio pequeño se propaga en todas las direcciones detrás de dicho orificio.

Principio de Huygens

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

Magnitudes Ondulatorias

• Longitud de onda (λ): es la distancia entre dos máximos o dos mínimos.
• Periodo (T): es el tiempo que tarda el punto móvil en recorrer una longitud de onda.
• Frecuencia (ν): es el número de longitudes de onda recorridas en un segundo.
• Velocidad angular (ω): es la velocidad angular con que el punto auxiliar da vueltas a la circunferencia.
• Velocidad de propagación (v): espacio recorrido por la onda en un segundo.
• Constante de propagación (k): es el número de longitudes de onda contenidas en una distancia 2π metros.
• Elongación (y): es la distancia que separa en un instante dado a un punto de la onda de la posición de equilibrio.
• Amplitud (A): es la máxima altura de la onda.