Movimiento ondulatorio |
Propagación de un movimiento ondulatorio Descripción de la propagación Movimiento ondulatorio armónico Medida de la velocidad del sonido
Ondas estacionarias Ondas longitudinales en una barra elástica Energía transportada por un M.O. Reflexión y transmisión de ondas |
Velocidad de propagaciónVamos a analizar la propagación de un movimiento ondulatorio en una cuerda sometida a una tensión y a determinar la fórmula de la velocidad de propagación de las ondas transversales en la misma. Consideremos una cuerda cuya tensión es T. En el equilibrio, la cuerda está en línea recta. Vamos a ver lo que ocurre cuando se desplaza un elemento de longitud dx, situado en la posición x de la cuerda, una cantidad y respecto de la posición de equilibrio. Dibujamos las fuerzas que actúan sobre el elemento, y calculamos la aceleración del mismo, aplicando la segunda ley de Newton.
La fuerza que ejerce la parte izquierda de la cuerda sobre el extremo izquierdo del elemento, es igual a la tensión T, y la dirección es tangente a la cuerda en dicho punto, formando un ángulo a con la horizontal. La fuerza que ejerce la parte derecha de la cuerda sobre el extremo derecho del elemento, es igual a la tensión T, y la dirección es tangente a la cuerda en dicho punto, formando un ángulo a’ con la horizontal. Como el elemento se desplaza en la dirección vertical, hallamos las componentes de las dos fuerzas en esta dirección y la resultante. Fy=T(sena’-sena ) Si la curvatura de la cuerda no es muy grande, los ángulos a’ y a son pequeños y sus senos se pueden reemplazar por tangentes. Fy=T(tga’-tga )=T·d(tg a )= La segunda ley de Newton nos dice que la fuerza Fy sobre el elemento es igual al producto de su masa por la aceleración (derivada segunda del desplazamiento). La masa del elemento es igual al producto de la densidad lineal m (masa por unidad de longitud), por la longitud dx del elemento.
Simplificando la ecuación llegamos a la ecuación diferencial del Movimiento Ondulatorio, y a determinar la dependencia de la velocidad de propagación de las ondas transversales en la cuerda con la tensión de la cuerda T (N) y con su densidad lineal m (kg/m)
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Ondas transversales en
una cuerda
