Ondas y Gravitación: Conceptos y Propiedades

Tipos de Ondas

• Según el medio de propagación
• Según la dirección de vibración de sus partículas

Ecuación de las Ondas Armónicas

La función de onda en una dimensión es una expresión mediante la cual es posible conocer el estado de vibración de cualquier punto del medio en el que se propaga la onda en cualquier instante:

𝑦 = 𝐴 𝑠𝑒𝑛 (𝑤𝑡 - 𝑘𝑥 + 𝜑0) = 𝐴 𝑠𝑒𝑛 [2𝜋 (𝑡/T - 𝑥/𝜆) + 𝜑0]

Definición de las Magnitudes Características

• Amplitud de la onda (A)
• Elongación (x, y)
• Longitud de onda ()
• Periodo (T)
• Frecuencia (, f)
• Velocidad de propagación
• Frecuencia angular
• Número de onda

Vientres y Nodos

Al analizar individualmente las ondas que se superponen se puede observar que todos los puntos vibran con la misma amplitud. Pero la amplitud de cada punto de la onda estacionaria depende de su posición respecto al origen. Algunos puntos vibran con el doble de la amplitud original (vientres) y otros permanecen quietos (nodos).

Posición de los Vientres

Los puntos de máxima amplitud (vientres) se encuentran a 0 distancia del foco o a distancias iguales a un número entero de semilongitudes de onda.

Posición de los Nodos

Los puntos de amplitud nula (nodos) están situados a un número impar de cuartos de longitud de onda desde el foco.

Ondas Estacionarias Mecánicas en Cuerdas

Las vibraciones producidas en el hilo y las reflexiones que se producen en sus extremos pueden producir ondas estacionarias.

Ley de Gravitación Universal de Newton

F: Fuerza que hace una masa sobre la otra (fuerza gravitatoria).

Características de la Fuerza de Gravitación

• La dirección y el sentido de las fuerzas es la de la recta que une ambas masas
• Son fuerzas a distancia
• Siempre aparecen de dos en dos

Conceptos de Campo e Intensidad de Campo

Campo: región del espacio en la que se aprecia el efecto de la perturbación provocada por un cuerpo que tiene una propiedad que le hace interaccionar con otros cuerpos que también tiene esa propiedad.

Campo Creado por una Masa Puntual o Esférica

El campo gravitatorio creado por una masa puntual tiene las siguientes propiedades:

Energía Potencial Gravitatoria

En el campo gravitatorio conservativo, el trabajo no depende del camino recorrido por la masa m y su valor se puede expresar como la variación de la energía potencial gravitatoria entre los puntos iniciales y finales.

Conservación de la Energía Mecánica

Cuando un cuerpo se ve sometido solo a la acción de fuerzas conservativas, su energía mecánica se conserva