Ondas mecánicas

Autor: Hernán Ferrari Responsable disciplinar: Silvia Blaustein Área disciplinar: Física Temática: Osciladores acoplados y transferencia de energía. Ondas mecánicas Nivel: Secundario, ciclo básico Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar

Propósitos generales

Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.

Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.

Introducción a las actividades

Cuando se conectan varios osciladores entre sí, el movimiento de uno de ellos incide sobre todos los demás a través de un intercambio de energías. A este sistema de osciladores conectados se los denomina osciladores acoplados. El movimiento que se genera en estos osciladores acoplados se denomina movimiento ondulatorio.

En un sistema de partículas acopladas se puede propagar una perturbación a lo largo del sistema al generar una onda mecánica. Para ello es necesaria una fuente que genere la perturbación, el sistema o medio que reciba la excitación de la fuente y un medio a través del cual las partículas se acoplan entre ellas.

Un ejemplo típico de onda mecánica es el sonido: perturbaciones en la presión del aire que se pueden propagar a través de este como medio.

Objetivo de las actividades

Que los alumnos comprendan cómo se puede propagar una perturbación a través de osciladores armónicos acoplados, originando así lo que se conoce como onda.

Actividad 1:

1. Observen el siguiente video y luego resuelvan el cuestionario:



¿A qué se denomina onda?

El sonido es una onda que se propaga a una velocidad definida. Busquen ejemplos de situaciones en las que se producen ondas en la naturaleza y ejemplos de otras fabricadas por el ser humano.

Expliquen por qué un relámpago se ve antes de escuchar el trueno.

Los ecos son reflejos del sonido en una superficie. ¿Qué experimento realizó Isaac Newton para determinar la velocidad del sonido utilizando el concepto de eco? ¿Con qué instrumento midió el tiempo? ¿Qué modificaciones realizó en él para medir la velocidad del sonido y por qué las hizo?

¿Cuándo se dice que dos osciladores o más están acoplados?

Describan la onda de choque provocada por personas en una multitud, que aparece en el video.

¿Puede repercutir una perturbación natural que se produce en una parte del mundo en otra lejana? Busquen ejemplos de este fenómeno.

¿Cómo explica la física desde un modelo en pequeña escala este mecanismo con dos osciladores acoplados? Describan el experimento observado indicando qué bola es perturbada, la condición inicial del otro péndulo y qué sucede al final del experimento.

Definan y expliquen el concepto de “movimiento armónico simple” y en qué casos aparece este movimiento.

¿Cuál es la esencia de una onda mecánica?

La velocidad a la que se propaga una onda depende del medio que atraviesa y de la conexión entre una partícula de materia y la siguiente. Expliquen cómo afecta el tipo de unión a la propagación de la onda.

¿Cómo se llaman las ondas que se propagan a través de cualquier medio?

a) Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido arribar.

Actividad 2:

1. Observen el siguiente video y luego resuelvan el cuestionario:



Expliquen cómo se propaga una onda mecánica en un sistema de átomos de un material cristalino. ¿Qué fuerzas vinculan a los átomos en el cristal?

Los instrumentos musicales emiten ondas. Definan los siguientes conceptos: amplitud de onda, período y frecuencia.

¿El tono de la música de qué magnitud de la onda sonora depende?

¿El volumen de la música de qué magnitud de la onda sonora depende?

¿A qué se llama longitud de onda? ¿Al producto de qué otras dos magnitudes es igual?

¿Qué tipo de longitudes de onda genera una baja frecuencia de excitación?

Expliquen qué diferencias existen entre las ondas producidas por el mar y las ondas producidas por el sonido.

¿Qué sucede con las ondas en el mar a medida que se acercan a la tierra?

¿Cuáles son los principios básicos de las ondas mecánicas?

¿Qué determina la velocidad con la que se mueve una onda en un sistema de masas unidas por resortes y qué la determina en una onda generada en el mar?

Cuando se habla de las masas enlazadas por resortes, se puede decir que se forman ondas longitudinales y transversales. Expliquen cómo son las formas de las olas del mar.

¿Por qué disminuye la velocidad de una ola al acercarse a la orilla? ¿Qué consecuencia tiene esta disminución en la velocidad?

a) Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido arribar.