Movimiento armónico simple: acústica y luz

M.A.S, Acústica y Luz

M.A.S: Movimiento de ida y vuelta repetitivo alrededor de un punto de equilibrio que realiza un objeto, que será realizada en base a una fuerza.

Características

Fuerza Restauradora: Proporcional y opuesta al desplazamiento

Cinemática: El objeto oscila alrededor de una posición de equilibrio

Energía:

-La energía total (cinética+potencial) se conserva

- En equilibrio: Máxima energía cinética

-En los extremos: Máxima energía potencial

Tipos

Fórmulas

Péndulo Simple: Masa colgada de un hilo que oscila por acción de la gravedad debido a una fuerza que le da un empujón

Resorte con masa: Objeto elástico en espiral que se estira o comprime y vuelve a su forma original, oscila alrededor de un punto de equilibrio

Péndulo Simple

Resorte con Masa

Acústica: Rama de la física que estudia las ondas mecánicas: cómo se producen, propagan y perciben.

Generación del sonido

Se genera cuando objeto vibra, perturbando las partículas del medio que lo rodea. Esta vibración crea zonas alternadas de:

Compresión: partículas más juntas → mayor presión

Rarefacción: partículas más separadas → menor presión

Estas perturbaciones se propagan como una onda mecánica longitudinal (las partículas oscilan en la misma dirección que viaja la onda). El sonido necesita un medio material para propagarse; en el vacío no existe

Velocidad en los medios

Propiedades del Sonido

La velocidad depende de dos factores principales:

Elasticidad del medio (qué tan rápido recupera su forma)

Densidad (a mayor densidad, más inercia)

Gases:

-Es la más lenta de los tres estados.

-Depende de la temperatura: al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad.

Líquidos:

Más rápida que en gases porque son más incompresibles.

Sólidos:

La más rápida, ya que los átomos están muy unidos y transmiten la vibración con mayor eficiencia.

Reflexión: El sonido choca contra una superficie y rebota cambiando de dirección.

Ejemplo: El eco.

Intensidad: Cantidad de energía que transporta la onda sonora por unidad de área (qué tan fuerte o débil se escucha).

-Frecuencia mínima: 20 Hz

-Frecuencia máxima: 20,000 Hz

-Nivel de intensidad máximo: 85 dB

Efecto Doppler: Cambio de frecuencia según el movimiento de la fuente o el oyente.

Ejemplo: ambulancia acercándose → sonido agudo / alejándose → sonido grave.

Número de Mach: Relación entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido en el medio.

Fórmulas

Sólido

Líquido

Gases

Fórmulas

Reflexión

Intensidad

Efecto Doppler

Número de Match

Luz: Forma de energía que viaja en ondas electromagnéticas y es percibida por nuestros ojos.

Características

Propagación: Viaja en línea recta a 300,000 km/s. Puede propagarse en el vacío.

Reflexión: Rebota al chocar con una superficie.

Refracción: Cambia de dirección al pasar de un medio a otro.

Dispersión: La luz blanca se separa en colores al pasar por un prisma.

Interferencia: Ondas que se combinan y se refuerzan o cancelan.

Polarización: La luz se filtra para vibrar en una sola dirección.

Absorción: Un material retiene la energía de la luz.

Tipos de cuerpos

Luminosos naturales: Emiten luz propia

Luminosos artificiales: Emiten luz artificial

Iluminados: Reflejan luz de otro cuerpo.

Transparentes: Dejan pasar la luz completamente.

Translúcidos: Dejan pasar la luz parcialmente.

Opacos: No dejan pasar la luz

Naturaleza dual de la Luz

Teoría Corpuscular: Newton La luz son partículas (corpúsculos) en línea recta. Explica reflexión y refracción, no interferencia.

Teoría Ondulatoria: Huygens La luz se propaga como onda. Explica difracción e interferencia, no su viaje en el vacío.

Teoría Electromagnética: Maxwell La luz es onda electromagnética que no necesita medio. Une electricidad, magnetismo y óptica.

Teoría Cuántica: Planck y Einstein La luz son fotones (paquetes de energía). Explica el efecto fotoeléctrico.

Óptica: Rama de la física que estudia el comportamiento de la luz y su interacción con la materia. Fenómeno fundamental: la reflexión.

Tipos de Espejos

Plano: Liso y plano| Virtual, derecha, mismo tamaño.

Cóncavo: Curvado hacia adentro| Real o virtual según distancia.

Convexo: Curvado hacia afuera| Virtual, pequeña, mayor campo visual.

Tipos de Lentes

Convergente: Más grueso en el centro| Real o virtual según distancia, amplía objetos cercanos

Divergente: Más delgado en el centro| Siempre virtual, derecha y más pequeña, reduce objetos visualmente

Fórmulas

Fórmulas