EVENTOS ONDULATORIOS 

Los eventos ondulatorios son el proceso de la propagacion de la energia de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecanicas o electromacneticas. Refiriendose a que en algun punto de la trayectoria  va a ver un movimiento periodico.

                                                            Péndulo Simple 

Un péndulo simple es uno tal, que se puede considerar como una masa puntual, suspendida de una cuerda o varilla de masa despreciable. Es un sistema resonante con una frecuencia de resonancia simple. Para pequeñas amplitudes, el periodo de tal péndulo, se puede aproximar por:

Movimiento del Péndulo

El movimiento de un péndulo simple es como un movimiento armónico simple en donde la ecuación para el desplazamiento angular es

Que tiene la misma forma que el movimiento de una masa sobre un muelle:

La frecuencia angular del movimiento está dada por 

comparada a   para una masa sobre un muelle.

La frecuencia del péndulo en Hz está dada por  

y el periodo del movimiento es entonces 

Sistema Masa Resorte

el sistema masa-resorte que consiste en una masa “m” unida a un resorte, que a su vez se halla fijo a una pared, como se muestra en la figura. Se supone movimiento sin rozamiento sobre la superficie horizontal.

Cuando se le aplican fuerzas se deforma alargándose o acortándose en una magnitud “x” llamada“ deformación”. Cada resorte se caracteriza mediante una constante “k” que es igual a la fuerza por unidad de deformación que hay que aplicarle. La fuerza que ejercerá el resorte es igual y opuesta a la fuerza externa aplicada (si el resorte deformado está en reposo) y se llama fuerza recuperadora elástica.

Dicha fuerza recuperadora elástica es igual a :  

En la primera imagen  tenemos el cuerpo de masa “m” en la posición de equilibrio, con el resorte teniendo su longitud normal.

 Si mediante una fuerza externa lo apartamos de la misma (segunda imagen), hasta una deformación “x = + A” y luego lo soltamos, el cuerpo empezará a moverse con M.A.S. oscilando en torno a la posición de equilibrio. En esta imagen  la fuerza es máxima pero negativa, lo que indica que va hacia la izquierda tratando de hacer regresar al cuerpo a la posición de equilibrio.

 Llegará entonces hasta una deformación “x = -A” (tercera imagen). En este caso la deformación negativa indica que el resorte está comprimido. La fuerza será máxima pero positiva, tratando de volver al cuerpo a su posición de equilibrio.

A través de la Segunda Ley de Newton relacionamos la fuerza actuante (recuperadora) con la aceleración a(t).

                                                                         CUALIDADES DEL SONIDO 
TONO: 

El tono es la sensación auditiva o atributo psicológico de los sonidos¹ que los caracteriza como más agudos o más graves, en función de la propiedad física llamada frecuencia.

Un tono puro corresponde a una onda senoidal, es decir, una función del tipo f(t) = A sen(2 π f t), donde A es la amplitud, t es el tiempo y f la frecuencia. En el mundo real no existen tonos puros, pero cualquier onda periódica se puede expresar como suma de tonos puros de distintas frecuencias. Existiría una frecuencia fundamental y varias frecuencias múltiplos de la fundamental, llamadosarmónicos. Las frecuencias de estos armónicos son un múltiplo entero de la principal.

Cuando a un tono se le aplica el análisis de Fourier, se obtiene una serie de componentes llamados parciales armónicos (o armónicos, a secas), de los cuales el primero o fundamental y los que tienen un número de orden que es una potencia de 2 (2, 4, 8, 16...) tienen alguna similar sensación de tono que el primero por sí solo (ya que al estar a distancia de octava, el oído humano suele percibirlas como "las mismas notas pero más agudas"). El resto de parciales armónicos se perciben como otros sonidos distintos del fundamental, lo que enriquece el sonido. De esta forma, los sonidos cuyos armónicos potencias de 2 son algo más sonoros que el resto, son percibidos como sonidos con un timbre más nasal, hueco o brillante, mientras que los sonidos donde son algo más sonoros otros parciales armónicos, son percibidos como sonidos con un timbre más lleno o completo, redondo u oscuro. Todos los parciales armónicos, en su conjunto determinan el timbre musical.

INTENCIDAD DEL SONIDO:
 La intensidad de sonido se define como la potencia acústica transferida por una onda sonora por unidad de área normal a la dirección de propagación.

;

donde I es la intensidad de sonido, A es la potencia acústica y N es el área normal a la dirección de propagación

LA DURACION: Es la prolongacion del sonido en el tiempo 

SONIDO LARGO                                                                                                    SONIDO CORTO 

TIMBRE:

El timbre se conoce en el ámbito musical como el color o calidad del tono, y es aquella cualidad de una nota musical que nos permite diferenciarla de la misma nota producida por otros medios. O sea es lo que nos permite reconocer que una determinada nota es producida por un violín, por un piano o un cantante.

Hilando más fino, nos permitiría distinguir entre diferentes violines.

El timbre de un sonido, viene dado por los armónicos, su cantidad y su intensidad. Un armónico, es un multiplo entero de la frecuencia fundamental de la notas. O sea un sonido de un instrumento es una suma de diferentes frecuencias, con diferentes intensidades; su combinación es lo que le da lo "único" de cada sonido.

El decir que un timbre de un instrumento es "bueno" o "malo" es un asunto puramente subjetivo, pero claro, con valor dentro del ámbito de personas con cierto refinamiento del oído; ya que las experiencias humanas tienen un componente universal, se puede decir que el timbre de las notas de determinado instrumento es "espectacular".

                                    EL EFECTO DOPPLER

EL EFECTO DOPPLER

El efecto doppler se trata del cambio aparente en la frecuencia de una onda emitida por una fuente en movimiento.  El efecto doppler aplca tanto para las ondas mecánicas como para las ondas electromagnéticas.  Además se utiliza para determinar el movimiento de las estrellas.  La luz de una estrella puede mostrar corrimiento hacia un extremo u otro del espectro de luz visible.  Este corrimiento evidencia si la estrella o galaxia se est''a acercando o alejando de nosotros.  En esta lección nos enfocaremos en el efecto doppler aplicado al sonido.

 Fuente de sonido en reposo 

Cuando un objeto vibra a razón de 20 Hz a 20kHz en un medio, produce ondas sónicas.  Estas ondas se propagan simétricamente en todas direcciones a través del medio y con rapidez constante.  Como los frente de onda se desplazan con igual rapidez, el largo de onda, al igual que la frecuencia son iguales en todas direcciones.  Así que para cualquier observador alrededor de la fuente el sonido emitido será el mismo. 

En este archivo encontraran todo lo relacionado con el efecto Doppler, lo recomiendo 

                                  EL EFECTO DOPPLER.docx (4161964)

Cibergrafia: https://laplace.us.es/wiki/index.php/Efecto_Doppler

Induccion Electroestatica 

La inducción electrostática es la redistribución de la carga eléctrica en un objeto, causada por la influencia de cargas cercanas. Una pieza normal de materia tiene el mismo número de cargas eléctricas positivas y negativas en cada una de sus partes, situadas muy cerca unas de otras, por lo que en general se considera que no tienen carga, o que su carga eléctrica acumulada es cero. Cuando un objeto con carga se acerca a un objeto sin carga capaz de conducir la electricidad, como una pieza de metal, la fuerza que ejerce la carga cercana hace que las cargas se separen. Por ejemplo, si se lleva una carga positiva cerca del objeto  las cargas negativas del metal serán atraídas hacía él, y se desplazarán hacía el objeto hasta ponerse frente a él, mientras las cargas positivas serán repelidas y se desplazarán hacía el punto más alejado del objeto. Esto trae como consecuencia una zona de cargas negativas sobre el objeto más cercano a las cargas externas, y una zona de cargas positivas en el punto más lejano a él. Si la carga externa es negativa, la polaridad de las regiones con carga eléctrica se invertirá. Al tratarse únicamente de una redistribución de las cargas, el objeto no tiene en sí carga eléctrica de ningún tipo. Este efecto inductivo es reversible; si se suprime la carga cercana, la atracción entre las cargas internas positivas y negativas hará que éstas se entremezclen de nuevo.

Ley de Coulomb 

La fuerza eléctrica que actúa sobre una carga puntual q1 como resultado de la presencia de una segunda carga puntual q2 esta dada por la ley de Coulomb:

donde ε0 = permitividad del vacío

 

Note que esto satisface la tercera ley de Newton porque implica que sobre q2, actua exactamente la misma magnitud de la fuerza. La ley de Coulomb es una ecuación vectorial e incluye el hecho de que la fuerza actúa a lo largo de la línea de unión de las cargas. Cargas iguales se repelen y cargas distintas se atraen. La ley de Coulomb describe una fuerza de alcance infinito que obedece la ley del inverso del cuadrado, y es de la misma forma que la ley de la fuerza de la gravedad.

Ejemplo de Fuerza Eléctrica

La fuerza eléctrica entre cargas se puede calcular usando la ley de Coulomb.

Los circuitos domésticos normales en los EEUU, operan con un voltaje AC de alrededor de V =120 voltios. Para tales tipos de circuitos la relación de lapotencia eléctrica P = IV nos dice que para usar una potencia de P = 120 vatios en un circuito de 120 voltios, requerirá una intensidad de corriente eléctrica de I = 1 amperio. Un amperio de corriente transporta a través del conductor un culombio de carga por segundo. De modo que un culombio de carga representa la carga transportada a través de una bombilla de 120 vatios en un segundo.

Si tuviéramos dos colecciones de cargas de un culombio cada una concentradas en dos puntos separados por un metro de distancia, la fuerza entre ellas se podría calcular de la ley de Coulomb. Para este caso particular el cálculo viene a ser

Si dos de tales cargas estuvieran realmente concentradas en esos puntos separados por esa distancia de 1 metro, se moverían para separarse por la influencia de esa enorme fuerza, ¡incluso si tuvieran que ser desprendidas del material de acero donde pudieran estar localizadas!.

Si de nuestro acuerdo hipotético de distribución de cargas resultan tales enormes fuerzas, entonces ¿por que no vemos manifestaciones dramáticas de las fuerzas eléctricas?. La respuesta general es que en cualquier punto de un cable, no hay mucho mas de una neutralidad eléctrica. La naturaleza nunca acumula un culombio de carga en un punto. Podría ser instructivo examinar la cantidad de carga en una esfera de cobre con un volúmen de un centímetro cúbico. El cobre tiene un electrón de valencia fuera de las capas completas de su átomo y este electrón está bastante libre para poder moverse en el material sólido de cobre, (esto es lo que lo hace un buen conductor eléctrico). La densidad del cobre metálico es de unos 9 gramos/cm3 y un mol de cobre tiene 63,6 gramos, de modo que un centímetro cúbico de cobre contiene alrededor de 1/7 parte de un mol o alrededor de 8,5 x 1022 átomos de cobre. Con un electrón movil por átomo y con la carga del electrón de 1.6 x 10-19 Culombios, esto significa que hay potencialmente alrededor de 13.600 culombios de cargas móviles en un cm3 de cobre. Supongamos que quitamos suficientes electrones de dos esferas de cobre de modo que haya suficiente carga neta positiva para suspender una de ellas sobre la otra. (sujetaremos la de abajo, entonces la de arriba estará sometida a repulsión por cargas iguales, y a atracción de la gravedad por su masa). ¿Que fracción de carga electrónica debemos quitar?. La fuerza para levantar una de las esferas de cobre, sería su peso, 0,088 Newtons. Asumiendo que la carga neta reside en los puntos mas alejados de las esferas debido a la repulsión de carga, podemos establecer la fuerza de repulsión igual al peso de una esfera. El radio de una esfera de un cm3 es de 0,62 cm., de modo que podemos tratar la fuerza como la de dos cargas puntuales, separadas 2,48 cm. (es decir una separación de dos veces el diámtero de la esfera). Usando la ley de Coulomb, esto requiere una carga de 7,8 x 10-8 culombios. Comparado con la carga total móvil de 13.600 culombios, esto equivale a la eliminación de un solo electrón de valencia de cada 5,7 billones (5,7 x 1012) de cada esfera de cobre. El resultado final es que la eliminación de un solo electrón de los cerca de 6 billones de electrones libres de cada esfera de cobre, causaría la suficiente repulsión eléctrica sobre la parte superior de la esfera para elevarla, ¡venciendo el tirón gravitacional de la Tierra entera!.

constante de coulomb 

La constante de proporcionalidad k que aparece en la ley de Coulomb se llama a menudo Constante de Coulomb. Dese cuenta de que esta constante se expresa en términos de otra constante, e0 = permitividad del vacío.

Cuando se describe la fuerza eléctrica en los átomos y los núcleos, a menudo es conveniente trabajar con el producto de la constante de Coulomb y el cuadrado de la carga del electrón, ya que ese producto aparece en las expresiones de la energía potencial y la fuerza eléctricas. Ese producto en las unidades apropiadas para los procesos nuclear y atómico es:

La fuerza eléctrica entre cargas se puede calcular mediante la ley de Coulomb.

Potencial Electrico 

El potencial eléctrico o potencial electrostático en un punto, es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde dicho punto hasta el punto de referencia,  dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga positiva unitaria q desde el punto de referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por: 

El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorpore el efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz. Si se considera que las cargas están fuera de dicho campo, la carga no cuenta con energía y el potencial eléctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado. La unidad del Sistema Internacional es el voltio (V). Todos los puntos de un campo eléctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial. Una forma alternativa de ver al potencial eléctrico es que a diferencia de la energía potencial eléctrica o electrostática, él caracteriza sólo una región del espacio sin tomar en cuenta la carga que se coloca allí. 

Diferencia de potencial electrico 

Considérese una carga de prueba positiva  en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:

El trabajo   puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el potencial eléctrico en A. La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 joule/coulomb.

Un electronvoltio (eV) es la energía adquirida para un electrón al moverse a través de una diferencia de potencial de 1 V, 1 eV = 1,6x10^-19 J. Algunas veces se necesitan unidades mayores de energía, y se usan los kiloelectronvoltios (keV), megaelectronvoltios (MeV) y los gigaelectronvoltios (GeV). (1 keV=10³ eV, 1 MeV = 10⁶ eV, y 1 GeV = 10⁹ eV).

Aplicando esta definición a la teoría de circuitos y desde un punto de vista más intuitivo, se puede decir que el potencial eléctrico en un punto de un circuito representa la energía que posee cada unidad de carga al paso por dicho punto. Así, si dicha unidad de carga recorre un circuito constituyendóse en corriente eléctrica, ésta irá perdiendo su energía (potencial o voltaje) a medida que atraviesa los diferentes componentes del mismo. Obviamente, la energía perdida por cada unidad de carga se manifestará como trabajo realizado en dicho circuito (calentamiento en una resistencia, luz en una lámpara, movimiento en un motor, etc.). Por el contrario, esta energía perdida se recupera al paso por fuentes generadoras de tensión. Es conveniente distinguir entre potencial eléctrico en un punto (energía por unidad de carga situada en ese punto) y corriente eléctrica (número de cargas que atraviesan dicho punto por segundo).

Usualmente se escoge el punto A a una gran distancia (en rigor el infinito) de toda carga y el potencial eléctrico  a esta distancia infinita recibe arbitrariamente el valor cero. Esto permite definir el potencial eléctrico en un punto poniendo  y eliminando los índices:

siendo  el trabajo que debe hacer un agente exterior para mover la carga de prueba  desde el infinito al punto en cuestión.

Obsérvese que la igualdad planteada depende de que se da arbitrariamente el valor cero al potencial  en la posición de referencia (el infinito) el cual hubiera podido escogerse de cualquier otro valor así como también se hubiera podido seleccionar cualquier otro punto de referencia.

También es de hacer notar que según la expresión que define el potencial eléctrico en un punto, el potencial en un punto cercano a una carga positiva aislada es positivo porque debe hacerse trabajo positivo mediante un agente exterior para llevar al punto una carga de prueba (positiva) desde el infinito. Similarmente, el potencial cerca de una carga negativa aislada es negativo porque un agente exterior debe ejercer una fuerza (trabajo negativo en este caso) para sostener a la carga de prueba (positiva) cuando esta (la carga positiva) viene desde el infinito

Campo Electrico 

El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico esta dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa.

Campo Eléctrico de una Carga Puntual

El campo eléctrico de cualquier número de cargas puntuales, se puede obtener por la suma vectorial de los campos individuales. Un campo dirigido hacia fuera se toma como positivo; el campo de carga negativa está dirigido hacia el interior de la carga.

Esta expresión de campo eléctrico se puede obtener también, aplicando la ley de Gauss.

Intensidad de Corriente 

Resistencia Electrica 

La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia eléctrica se mide en Ohm (Ω).

El elemento circuital llamado resistencia se utiliza para ofrecer un determinado valor de resistencia dentro de un circuito.


 

Resistencia de un conductor

La resistencia de un material es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección. Se calcula multiplicando un valor llamado coeficiente de resistividad (diferente en cada tipo de material) por la longitud del mismo y dividiéndolo por su sección (área).


  

ρ = Coeficiente de reistividad del material
l = Longitud del conductor
s = Sección del conductor

Además de los conductores y los aisladores encontramos otros dos tipos de elementos: los semiconductores y los superconductores. En los semiconductores el valor de la resistencia es alto o bajo dependiendo de las condiciones en las que se encuentre el material, mientras que los superconductores no tienen resistencia. 
 

Acoplamiento de resistencias

La dos formas más comunes de acoplar resistencias son en serie y en paralelo. Acopladas  se puede obtener una resistencia equivalente. Además existen otras configuraciones como estrella, triángulo, puente de Wheatstone