REFRACCION Y DIFRACCION DE ONDAS MECANICAS

Refracción de ondas

En los medios elásticos y homogéneos, las ondas se propagan en línea recta. Ahora bien, la dirección de desplazamiento de los movimientos ondulatorios se modifica cuando la onda llega a la frontera de separación entre dos medios diferentes. En estos casos se producen los conocidos efectos de reflexión, refracción y dispersión de ondas.

Las ondas al llegar a la superficie de separación de dos medios puede ser reflejada o transmitida (refractada o difractada).

La reflexión puede ser parcial o total. Además puede producirse con cambio de fase o no dependiendo de la rigidez de la superficie de separación.

Las ondas transmitidas pueden ser refractadas o difractadas:

Refracción: se da cuando la onda pasa de un medio a otro y se producen cambios en la velocidad y en la dirección de propagación.

Difracción: se produce cuando la onda "choca" contra un obstáculo o penetra por una agujero. La mayor difracción se produce cuando el tamaño del agujero o del obstáculo son parecidos a la longitud de onda de la onda incidente.

Estas propiedades de las ondas sirven para todas las ondas; desde las electromagnéticas (como la luz, o las ondas de radio o los rayos X) hasta las ondas de presión (sonoras) o las ondas en el agua o las producidas por los terremotos.

Reflexión y transmisión de la luz

Cuando una onda incide sobre la superficie de separación entre dos medios diferentes, una parte de su energía se transmite al segundo medio en forma de una onda transmitida de características similares a la incidente, mientras que otra parte de la energía incidente rebota en dicha superficie y se propaga hacia atrás, al primer medio, para constituir una onda reflejada. Este fenómeno de reflexión y transmisión de perturbaciones oscilatorias es comun tanto a las ondas mecánicas como a la luz y otras ondas electromagnéticas.

Las frecuencias de las ondas incidente, transmitida y reflejada son iguales. En cambio, la longitud de onda de la onda transmitida l_T difiere de la incidente l_I en una relación que depende de sus índices de refracción respectivos:

La fracción de energía del haz luminoso que se transmite al segundo medio depende del tipo de superficie de separación, de la dirección de incidencia sobre la misma, del campo eléctrico asociado al haz y de los índices de refracción de los dos medios. Así, en el paso del aire al vidrio se transmite aproximadamente un 96% de la energía incidente, mientras que cuando el segundo medio tiene una superficie de separación pulida y reflectante (por ejemplo, un espejo), se refleja prácticamente toda la energía y apenas existe transmisión.

Una onda que llega a la frontera entre dos medios en parte se refleja al primer medio y en parte se transmite al segundo (normalmente refractada, con otra dirección de propagación).

Leyes de la reflexión

En un estudio simplificado del fenómeno de la reflexión de ondas en la superficie de separación entre dos medios se pueden definir dos leyes básicas:

1.       Cada rayo de la onda incidente y el rayo correspondiente de la onda reflejada están contenidos en un mismo plano, que es perpendicular a la superficie de separación entre los dos medios en el punto de incidencia.

2.      El ángulo que forman el rayo incidente y el rayo reflejado con la recta perpendicular a la frontera son iguales. Estos ángulos se conocen, respectivamente, como ángulo de incidencia y ángulo de reflexión. Es decir:

Los rayos incidente y reflejado se encuentran en el mismo plano, que es perpendicular al de incidencia, y forman un mismo ángulo con la normal en el punto de incidencia.

Refracción de la luz

La flexión de los rayos luminosos cuando atraviesan una superficie de separación entre dos medios se conoce con el nombre de refracción. En términos simples, el fenómeno de la refracción se rige por dos leyes principales:

       1. Cada rayo de la onda incidente y el rayo correspondiente de la onda refractada forman un plano que es perpendicular a la superficie de separación entre los medios en el punto de incidencia.

       2. El ángulo que forma el rayo refractado con la normal, llamado ángulo de refracción, está relacionado con el ángulo de incidencia por una fórmula denominada ley de Snell, en honor a su descubridor, el físico neerlandés Willebrord Snell (1580-1626). Expresada matemáticamente, esta ley indica que:

Los rayos incidente y refractado están situados en un mismo plano, que es perpendicular al de la superficie de separación entre los medios. Los ángulos que determinan la dirección de propagación guardan entre sí una relación regida por la ley de Snell.

Reflexión total y ángulo límite

Según se desprende de la ley de Snell, cuando un haz luminoso pasa de un medio a otro, se acerca a la normal si el índice de refracción del segundo medio es mayor que el del primero, y se aleja de ella en caso contrario. Así, si n1 > n2 , es posible incrementar progresivamente el ángulo de incidencia hasta que se obtenga un ángulo de refracción igual a 90º. Entonces, la ley de Snell se puede expresar como:

Donde a_L es el ángulo de incidencia, en este caso llamado ángulo limite, para el que el ángulo de refracción es 90^o. Por encima del ángulo limite, toda la energía del haz luminoso incidente se refleja en un fenómeno conocido como reflexión total. Este efecto se emplea en diversos dispositivos prácticos, como los prismáticos binoculares, aunque alcanza una utilidad particularmente interesante en el caso de la fibra óptica.

Opinión

El tema que nos toco analizar, fue muy interesante, ya que aprendí algo nuevo que antes se me hacia un poco insignificante  pero ahora ya sé lo que es, bueno para mí, refracción es  cuando una onda pasa de un medio y se producen cambios en la velocidad, en cambio la difracción  es cuando la onda choca  contra algo cabe mencionar que una onda mecánica es cualquier onda que viaja por un medio. En lo personal, para mí el tema que anteriormente se investigo,y se analizo fue muy  agradable ya que los resultados fueron muy óptimos por  qué se pudieron  comprender bien

ELECTROMAGNETISMO(¿COMO FUNCIONA LA LICUADORA?)

ELECTROMAGNETISMO

es una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell.

El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el Electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la Mecánica Cuántica.

El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.

Cuando eso ocurre, las cargas eléctricas o electrones que se encuentran en movimiento en esos momentos, originan la aparición de un campo magnético tal a su alrededor, que puede desviar la aguja de una brújula. Si cogemos un trozo de alambre de cobre desnudo, recubierto con barniz aislante y lo enrollamos en forma de espiral, habremos creado un solenoide con núcleo de aire.

Cuando el flujo de corriente eléctrica que circula a través del enrollado de cobre cesa, el magnetismo deberá desaparecer de inmediato, así como el efecto de atracción magnética que ejerce el núcleo de hierro sobre otros metales. Esto no siempre sucede así, porque depende en gran medida de las características del metal de hierro que se haya empleado como núcleo del electroimán, pues en algunos casos queda lo que se denomina "magnetismo remanente" por un tiempo más o menos prolongado después de haberse interrumpido totalmente el suministro de corriente eléctrica. Una licuadora es un electrodoméstico utilizado ampliamente para licuar y mezclar alimentos Consta de un motor eléctrico dentro de un a carcasa generalmente de metal o plástico que hace girar las aspas del vaso generando un ciclón que acerca los alimentos a las cuchillas giratorias moliéndolos El verdadero inventor de la licuadora, inicialmente conocida como “vibradora”, fue Stephen J. Poplawski, un americano de origen polaco procedente de Racine, en el estado norteamericano de Wisconsin, que ya en su infancia mostró una obsesión por inventar dispositivos destinados a la mezcla de bebidas. En tanto que la licuadora de Waring iba destinada a mezclar daiquiris, la de Poplawski pretendía elaborar batidos de leche malteada, que constituían su bebida predilecta. Por opuestos que fueran sus gustos, sus caminos llegarían a encontrarse. La licuadora funciona con un motor de inducción de corriente alterna, en unos bobinados del campo de estator, generando una fuerza magnética, que se transmite al rotor, con un factor de potencia de 200 watts, dependiendo de la marca, las aspas giran por la fuerza de rotación a través del acoplamiento con el eje del rotor, con unas 2000 revoluciones por minuto aproximadamente OPINIÓN En lo particular, el tema fue de mi agrado y de gran interés ya que al analizar el tema, se tuvo que desarmar una licuadora y darnos cuenta cómo funciona y  al mismo tiempo saber el nombre de algunas de sus partes. Es muy impresionante saber cómo funciona algún aparto domestico porque ya que es muy indispensable  muchas personas o casi la mayoría de la gente no sabe cómo funciona



MAGNETISMO

EL MAGNETISMO

Es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.

El magnetismo, es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que aúna ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.

·         Características del Magnetismo:

Aunque hay una estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo, ambas fuerzas son totalmente diferentes. Para que interactúen debe de haber un movimiento en alguna de ellas. Se sabe que el elctrón tiene una carga electrostática que aplica una fuerza hacia el centro del elctrón, y también se sabe que los electrones tienen un campo magnético a su alrededor debido a su rotación orbital. En el momento en que se encuentren van a formar un campo electromagnético por ser perpendiculares entre sí.

Los únicos materiales magnéticos naturalmente son el Hierro, Níquel y Cobalto. Si los responsables del magnetismo son los electrones entonces nos preguntamos por qué no son todas las sustancias Magneticas entonces. Esto se debe a que en los átomos con electrones de spin opuesto tienden a formar parejas que anulan mutuamente su magnetismo.

Los materiales naturalmnte magneticos reciben el nombre de “ferromagnéticos” pues se comportan como el Hierro, en lo que se refiere al magnetismo. Estos materiales no siempre se comportan como imanes, esto se debe a que las moléculas están dispersas y sin alinear, por lo que cada una sigue una dirección al azar; cuando estas moléculas están alineadas las fuerzas magnéticas se suman, en este momento decimos que un material está “magnetizado”.

Todos los imanes tienen una polaridad en sus extremos, que reciben el nombre de “Norte” y “Sur”(N y S, respectivamente). El extremo Norte de un imán se determina suspendiendo un imán en un cordel para que apunte al Norte magnético. Esto se debe a que la tierra tiene un campo magnético pues tiene una rotación del mismo modo que los electrones.

Los imanes presentan atracción y repulsión del mismo modo que las cargas, donde polos opuestos se atraen y polos semejantes se repelen.

Los campos magnéticos influyen sobre los materiales magnéticos y sobre las partículas cargadas en movimiento. En términos generales, cuando una partícula cargada se desplaza a través de un campo magnético, experimenta una fuerza que forma ángulos rectos con la velocidad de la partícula y con la dirección del campo. Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad, las partículas se mueven en trayectorias curvas.

·         Líneas Magnéticas.

El campo magnético está formado por lineas de fuerza que se extienden en el espacio partiendo del polo N del imán y dirigiéndose al polo S. Estás lineas de fuerza no se cruzan y se van apartando al alejarse del imán. Cuanto más cercanas sean las líneas de fuerza y sea mayor el numero de ellas más intenso será el campo magnético.

"COMENTARIO"

 En lo particular, el experimento que hicimos en laboratorio fue de mi agrado ya que le entendí, porque al poner la limadura de hierro en el papel sobre el imán se  demostró que las líneas de fuerza se ejercían asía el norte y asía el sur, esto se debe a que se estaba definiendo al magnetismo y líneas magnéticas

BIENVENIDA

HOLA
espero  que me dejen sus comentarios
en mi nuevo blogger.