EFECTO DOPPLER.

El efecto Doppler, llamado así por el físico austriaco Christian Andreas Doppler, es el cambio de frecuencia aparente de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador.
Hay ejemplos cotidianos del efecto Doppler en los que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) puede parecer insignificante respecto a la velocidad del sonido al nivel del mar (unos 1235 km/h), sin embargo, se trata de aproximadamente un 4 % de la velocidad del sonido, fracción suficientemente grande como para provocar que se aprecie claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador.

En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, produciéndose un corrimiento hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades elevadas, como las velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y el ojo humano no puede captarlo, solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de precisión como espectrómetros. Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad de la luz, sí sería apreciable de forma directa la variación de longitud de onda.

EFECTO DOOPLER.

EJEMPLO: 

Una ambulancia se desplaza hacia el este a 33,5 m/s. Su sirena emite un sonido de 400 Hz de frecuencia. Calcular la frecuencia aparente que percibe un observador que viaja en su auto, también hacia el este, a 28,6 m/s, cuando:

a) conforme el auto se acerca a la ambulancia

b) conforme el auto se aleja de la ambulancia.

Datos que tenemos:

(Vf) Velocidad de la fuente: 33,5 m/s

(ff) Frecuencia del sonido de la fuente: 400 Hz

(Vo) Velocidad del receptor u observador: 28,6 m/s

(Vs) Velocidad del sonido: 340 m/s

(f’) Frecuencia relativa que llega al receptor (desconocida)


Hay un pequeño detalle: ambos, fuente y receptor, se mueven en la misma dirección.
Solucion:

a) conforme el auto se acerca a la ambulancia.


En realidad, la que se acerca es la ambulancia por su mayor velocidad. Para la fórmula, igual se considera que el auto se aleja de la fuente a 28,6 m/s. y que la fuente se acerca al receptor a 33,5 m/s.

Respuesta: El receptor percibe una frecuencia relativa de 406 Hz

b) conforme el auto se aleja de la ambulancia.

Ahora el auto, desde atrás, se acerca a la fuente a 28,6 m/s y la fuente (ambulancia) se aleja del receptor a 33,5 m/s.

Respuesta: Ahora el receptor percibe una frecuencia relativa de 394 Hz.

EL SONIDO.

En física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación de ondas mecánicas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.
El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras y ondas acústicas que se producen cuando las oscilaciones de la presión del aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.

Representación esquemática del oído, propagación del sonido. Azul: ondas sonoras. Rojo: tímpano. Amarillo: Cóclea. Verde: células de receptores auditivos. Púrpura: espectro de frecuencia de respuesta del oído. Naranja: impulso del nervio.

La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de un medio elástico sólido, líquido o gaseoso. Entre los más comunes se encuentran el aire y el agua. No se propagan en el vacío, al contrario que las ondas electromagnéticas. Si las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal y si las vibraciones son perpendiculares a la dirección de propagación es una onda transversal.

EL SONIDO.

NATURALEZA DEL SONIDO:

El sonido es una vibración que se propaga a través del aire. Se aplican los mismos principios que cuando lanzamos una piedra a un estanque: la perturbación de la piedra provoca que el agua se agite en todas las direcciones hasta que su amplitudes tan pequeña que deja de percibirse.

NATURALEZA DEL SONIDO.

VELOCIDAD DEL SONIDO:

La velocidad del sonido es la dinámica de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343,2 m/s (a 20 °C de temperatura, con 50 % de humedad y a nivel del mar). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite. Dado que la velocidad del sonido varía según el medio, se utiliza el número Mach 1 para indicarla. Así un cuerpo que se mueve en el aire a Mach 2 avanza a dos veces la velocidad del sonido en esas condiciones, independientemente de la presión del aire o su temperatura.

La velocidad o dinámica de propagación de la onda sonora depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la genera. Su propagación en un medio puede servir para estudiar algunas propiedades de dicho medio de transmisión.

  

VELOCIDAD DEL SONIDO.

EJEMPLO:

Una persona que esta situada entre dos montañas emite un sonido, si percibe el primer eco a los dos segundos, y el siguiente a los tres segundos. ¿Cual es la separación de las montañas?

Solucion:

Llamaremos x1 la distancia que recorre el sonido hasta una de las montañas, y x2 la distancia que recorre hasta la otra montaña; t1 el tiempo que se demora en recorrer x1 y t2 el tiempo que se demora en recorrer x2.


Puesto que el tiempo que emplea la onda en ir hasta una de las montañas es el mismo que emplea para regresar hasta la persona, entonces: t1 = 1s, t2 = 1.5s

Por lo tanto:

x1 = v * t1; x2 = v * t2

x1 = 340m/s * 1s = 340m

x₂ = 340m/s *1.5s = 510m

X_t = 340 + 510 = 850m

CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO:

INTENSIDAD: La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación. En el caso de ondas esféricas que se propagan desde una fuente puntual, la intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, suponiendo que no se produzca ninguna pérdida de energía debido a la viscosidad, la conducción térmica u otros efectos de absorción. Por ejemplo, en un medio perfectamente homogéneo, un sonido será nueve veces más intenso a una distancia de 100 metros que a una distancia de 300 metros. En la propagación real del sonido en la atmósfera, los cambios de propiedades físicas del aire como la temperatura, presión o humedad producen la amortiguación y dispersión de las ondas sonoras, por lo que generalmente la ley del inverso del cuadrado no se puede aplicar a las medidas directas de la intensidad del sonido. 

ALTURA O TONO: Cada sonido se caracteriza por su velocidad específica de vibración, que impresiona de manera peculiar al sentido auditivo. Esta propiedad recibe el nombre de tono. 

Los sonidos de mayor o menor frecuencia se denominan respectivamente, agudos o graves; términos relativos, ya que entre los tonos diferentes un de ellos será siempre más agudo que el otro y a la inversa. 

TIMBRE: Si se toca el situado sobre el do central en un violín, un piano y un diapasón, con la misma intensidad en los tres casos, los sonidos son idénticos en frecuencia y amplitud, pero muy diferentes en timbre. De las tres fuentes, el diapasón es el que produce el tono más sencillo, que en este caso está formado casi exclusivamente por vibraciones con frecuencias de 440 hz. Debido a las propiedades acústicas del oído y las propiedades de resonancia de su membrana vibrante, es dudoso que un tono puro llegue al mecanismo interno del oído sin sufrir cambios. La componente principal de la nota producida por el piano o el violín también tiene una frecuencia de 440 hz. Sin embargo, esas notas también contienen componentes con frecuencias que son múltiplos exactos de 440 hz, los llamados tonos secundarios, como 880, 1.320 o 1.760 hz. Las intensidades concretas de esas otras componentes, los llamados armónicos, determinan el timbre de la nota.

CARACTERISTICAS DEL SONIDO.

FENÓMENOS ONDULATORIOS.

Son los efectos y propiedades exhibidas por las entidades físicas que se propagan en forma de onda:



Reflexión: tiene lugar cuando una onda choca con la superficie de un medio que no puede ni absorberla ni transmitirla. Se cumple que el ángulo de incidencia y de reflexión son idénticos.

REFLEXIÓN.

Ejemplo: Como ejemplo de reflexión, podemos citar las ondas producidas en el agua al arrojar una piedra; al caer dicho objeto, las ondas se expanden y al chocar con otras ondas o piedras, se produce una reacción inversa.

Otro ejemplo es el reflejo de los espejos, en donde la imagen es producto de la reflexión de la luz, la cual nos permite observar nuestra imagen.

Refracción: es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio a otro. Se debe a la diferencia en la velocidad de propagación de la onda en ambos medios. Cada medio está caracterizado por un índice de refracción.

REFRACCION.

EJEMPLO:Cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua:el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luzatraviesa capas de aire a distinta temperatura, dela que depende el índice de refracción.Los espejismos son producidos por un casoextremo de refracción, denominado reflexión total.Aunque el fenómeno de la refracción se observafrecuentemente en ondas electromagnéticas comola luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo deonda.

DIFRACCIÓN: Es un fenómeno característico de las ondas, éste se basa en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija. Ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. Se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.

DIFRACCIÓN.

EJEMPLO:  Sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finitose propaga; por ejemplo, por causa de ladifracción, un haz angosto de ondas de luz de unláser deben finalmente divergir en un rayo másamplio a una cierta distancia del emisor. Es posible por lo tanto utilizar la difracción de rayosX como un método para explorar la naturaleza dela estructura cristalina.

PRINCIPIO DE HUYGENS:

El principio de Huygens permite predecir la posición futura de un frente de onda cuando se conoce su posición anterior. Establece que los frentes de onda están formados por frentes de onda más pequeños, es decir, que cada punto de un frente de ondas primario se comporta como un emisor de ondas secundarias.

PRINCIPIO DE HYUGENS.

PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN:

El principio de superposición de ondas consiste que la onda resultante de la interacción entre dos ondas, que se han de desplazar en el mismo medio y a la vez, equivale a la suma de cada una de las ondas por separado.

PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN.

Ejemplo:

Un ejemplo se da en la vibración de las cuerdas de una guitarra: cuando haces sonar una determinada nota, alguna cuerda comienza a vibrar (por resonancia, lo cual es una superposición) 

También se da en la luz blanca, las ondas de luz de diferentes colores se superponen, produciendo la luz blanca (recuerda que cada color tiene su propia frecuencia). 

Otro ejemplo puede ser cuando avientas dos piedras al agua: una piedra genera determinadas ondas, y las aventar la segunda, sus respectivas ondas se suman (superponen) con las de la primera, generando patrones más complejos.

Interferencias de las ondas:

Se denomina interferencia a la superposición o suma de dos o más ondas. Dependiendo fundamentalmente de las longitudes de onda, amplitudes y de la distancia relativa entre las mismas se distinguen dos tipos de interferencias:

Constructiva: se produce cuando las ondas chocan o se superponen en fases, obteniendo una onda resultante de mayor amplitud que las ondas iniciales.

Destructiva: es la superposición de ondas en antifase, obteniendo una onda resultante de menor amplitud que las ondas iniciales.

INTERFERENCIA.

Ejemplo:

• Estas eescuchando una cancion y depornto el celular te suena escuchas un sonido como de crujir eso es cuando hay interferencia 
• Llena un balde grande con agua ahora espera unos minutos a que el agua repose (que no se mueva) y ahora dejas caer dos piedras minusculas ( graba con un celular este proceso para que lo veas en camara lenta) las ondas de energia de impacto de cada una de las piedras con el agua se chocan. 
• Coge una cuerda y pidele a tu madre que coga el otro extremo y ahora empiezar a hacer un movimento cada una por su lado de arriba hacia abajo con la soga eso tambien es una interferencia 

ONDAS.

En física, una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad del espacio, por ejemplo,densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El espacio perturbado puede contener materia (aire, agua, etc) o no (vacío).

La magnitud física cuya perturbación se propaga en el medio se expresa como una función tanto de la posición como del tiempo ${\displaystyle \psi ({\vec {r}},t)}$. Matemáticamente se dice que dicha función es una onda si verifica la ecuación de ondas:

donde ${\displaystyle v}$ es la velocidad de propagación de la perturbación. Por ejemplo, ciertas perturbaciones de la presión de un medio, llamadas sonido, verifican la ecuación anterior, aunque algunas ecuaciones no lineales también tienen soluciones ondulatorias.

CARACTERÍSTICAS:

Las ondas periódicas están caracterizadas por crestas o montes y valles, y usualmente es categorizada como longitudinal o transversal. Una onda transversal es aquella con las vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda; ejemplos incluyen ondas en una cuerda y ondas electromagnéticas. Onda longitudinal es aquella con vibraciones paralelas en la dirección de la propagación de las ondas; ejemplos incluyen ondas sonoras.

Cuando un objeto corte hacia arriba y abajo en una onda en un estanque, experimenta una trayectoria orbital porque las ondas no son simples ondas transversales sinusoidales.

Ondas en la superficie de una cuba son realmente una combinación de ondas transversales y longitudinales; por lo tanto, los puntos en la superficie siguen caminos orbitales.

Todas las ondas tienen un comportamiento común bajo un número de situaciones estándar. Todas las ondas pueden experimentar los siguientes fenómenos:

• Difracción. Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstáculo deja de ir en línea recta para rodearlo.
• Efecto Doppler. Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas.
• Interferencia. Ocurre cuando dos ondas se combinan al encontrarse en el mismo punto del espacio.
• Reflexión. Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no puede atravesar, cambia de dirección.
• Refracción. Ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad.
• Onda de choque. Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono.

ONDA-PRIMER PERIODO.

EJEMPLO:

Escribir una función que interprete la propagación de una onda que se mueve hacia la derecha a lo largo de una cuerda con velocidad de 10 ms-1, frecuencia de 60 hertz y amplitud 0,2 m.

La función de onda, en general, viene dada por: y(z, t) = A sen (wt – kz) siendo en este caso:

w = 2pn = 120p rad×s-1 = 377 rad×s-1

A = 0,2 m

Sustituyendo estos valores en y(z, t) resulta:

y(z, t) = 0,2 sen (377t – 37,68z).

CIRCUITOS ELÉCTRICOS.

"Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre si por los que puede circular una corriente eléctrica".

 La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo componen. Si quieres saber más sobre qué es, como se genera y los fundamentos de la corriente eléctrica, te recomendamos que visites el siguiente enlace: Electricidad Basica.

Solo habrá paso de electrones por el circuito si el circuito es un circuito cerrado. Los circuitos eléctricos son circuitos cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para interrumpir el paso de la corriente mediante un interruptor, pulsador u otro elemento del circuito.

los elementos que forman los circuitos eléctricos y los tipos de circuitos que hay son: 

 Circuitos en Serie:

Este tipo de circuitos tiene la característica de que la intensidad que atraviesa todos los receptores es la misma, y es igual a la total del circuito. It= I1 = I2.

 La resistencia total del circuito es la suma de todas las resistencias de los receptores conectados en serie. Rt = R1 + R2.

 La tensión total es igual a la suma de las tensiones en cada uno de los receptores conectados en serie. Vt = V1 + V2.

 Podemos conectar 2, 3 o los receptores que queramos en serie.

 Si desconectamos un receptor, todos los demás receptores en serie con el, dejaran de funcionar (no puede pasar la corriente).

 Circuitos en Paralelo:

 Las tensiones de todos los receptores son iguales a la tensión total del circuito. Vt = V1 = V2.

 Las suma de cada intensidad que atraviesa cada receptor es la intensidad total del circuito. It = I1 + I2.

 La resistencia total del circuito se calcula aplicando la siguiente fórmula: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2; si despejamos la Rt quedaría:

  Rt = 1/(1/R1+1/R2)

 Todos los receptores conectados en paralelo quedarán trabajando a la misma tensión que tenga el generador.

 Si quitamos un receptor del circuito los otros seguirán funcionando.

Circuito Mixtos:

 En este tipo de circuitos hay que combinar los receptores en serie y en paralelo para calcularlos.