Física 2
2. Energía de las ondas.
SEMANA10
SESIÓN
28
APRENDIZAJES
ESPERADOS DEL GRUPO
Conceptuales
Relacionará
los intervalos de los espectros electromagnético y sonoro con su aplicación.
N2.
Procedimentales
• Elaboración de indagaciones bibliográficas.
• Presentación en equipo
Actitudinales
• Cooperación, responsabilidad respeto y
tolerancia, contribuirá al trabajo en un ambiente de confianza.
MATERIALES
GENERALES
Computo:
- PC, Conexión a internet
De
proyección:
- Cañón Proyector
Programas:
- Moodle, Google docs, correo
electronico, Excel, Word, Power Point.
Didáctico:
- Presentación de la información
recabad por la indagación bibliográfica.
DESARROLLO
DEL PROCESO
- El Profesor hace su presentación de
las preguntas:
o
¿Cuál es el rango de
frecuencia del espectro sonoro?
El
oído humano solo puede oír las frecuencias comprendidas entre los 20 Hz y los
20.000 Hz o 20 kHz, siendo un oído sano sensible a dicho rango de frecuencias.
No obstante, este margen varía según la persona, y se reduce con la edad.
Las
frecuencias más bajas pueden ser percibidas a través del tacto, cuando la
amplitud del sonido crea una presión suficiente.
o
¿Cuál es el rango de
frecuencia del espectro electromagnético?
El
espectro cubre la energía de ondas electromagnéticas que tienen longitudes de
onda diferentes. Las frecuencias de 30 Hz y más bajas pueden ser producidas por
ciertas nebulosas estelares y son importantes para su estudio. Se han
descubierto frecuencias tan altas como 2.9 * 1027 Hz a partir de fuentes
astrofísica
o
¿Cómo se generan las ondas
electromagnéticas?
Se
genera una onda electromagnética cuando las cargas eléctricas son aceleradas.
o
¿Cuál es la función de las
ondas electromagnéticas?
Podemos
observar la luz emitida por una estrella, un sonido o percibir la electricidad.
o
¿Cuál es la relación
frecuencia y energía en las ondas mecánicas?
La
frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda a
mayor frecuencia menor longitud de onda y viceversa. La frecuencia f es igual a
la velocidad de la onda, dividido por la longitud de onda λ (lambda):
f=
v/λ
o
¿Cuál es la relación
frecuencia y energía en las ondas electromagnéticas?
La
energía del fotón es la energía transportada por un único fotón con una cierta
longitud de onda y frecuencia electromagnética. A mayor frecuencia del fotón
mayor es su energía.
Y
a más larga longitud de ondas de fotones, menor es su energía.
E= hc/ λ
E=
Energía
h=
constante de Plank
c=
velocidad de la luz
λ=
el fotón longitud de onda
FASE
DE DESARROLLO
Los
alumnos desarrollan las actividades de acuerdo a las indicaciones del Profesor:
- El Profesor solicita a los equipos de trabajo describan las fuentes de diferentes tipos de
ondas electromagnéticas:
|
Equipo
1
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TEMA
Rayos
gamma
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Fuentes
Radiación electromagnética muy penetrante,
parecida a los rayos X pero de mayor longitud de onda, que se produce durante
la desintegración de los núcleos de elementos radiactivos.
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2
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La luz
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La luz se propaga en línea recta. La línea
recta que representa la dirección y el sentido de la propagación de la luz se
denomina rayo de luz (el rayo es una representación, una línea sin grosor, no
debe confundirse con un haz, que sí tiene grosor) ejemplo: foco o bombilla
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3
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Infrarrojos
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La radiación infrarroja es emitida
por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 kelvin
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4
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Ondas de
radio
|
Una onda de radio se origina cuando
un electrón se estimula con una frecuencia situada en la zona de
radiofrecuencia. Cuando la onda de radio actúa sobre la
antena , induce en un movimiento de la carga eléctrica que puede ser
transformado en señales de audio u otro tipo de señales portadoras de
información.
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|
5
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Ultravioleta
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Es la radiación electromagnética
cuya longitud de onda está comprendida aproximadamente entre los 400
nanómetros y 15 nanómetros
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6
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Rayos X
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Supernovas,
estrellas de neutrones, tubos de gases que contiene a los electrodos.
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FASE
DE CIERRE
Al final de las presentaciones, se lleva a
cabo una discusión extensa, en la clase, de lo
que se aprendió y aclaración de dudas por parte del Profesor.
4.2 Parámetros que
caracterizan el movimiento ondulatorio
El
movimiento ondulatorio aparece en casi todos los campos de la Física. Sin duda
alguna, la noción más intuitiva que tenemos del movimiento ondulatorio está
asociada con las ondas producidas por el viento o alguna otra perturbación
sobre la superficie del agua. Oímos un foco sonoro por medio de las ondas
(ondas sonoras) que se propagan en el aire o en cualquier otro medio material-
y las vibraciones del propio foco (ejemplos: la cuerda de una guitarra, la
columna de aire en un tubo sonoro, etc.) constituyen una onda denominada onda
estacionaria. Muchas de las propiedades de la luz se explican
satisfactoriamente por medio de una teoría ondulatoria, estando firmemente
establecido hoy día que las ondas luminosas tienen la misma naturaleza que las
radioondas, las radiaciones infrarrojas y ultravioletas, los rayos X y la
radiación gamma. Uno de los progresos más importantes de la Física del siglo XX
ha sido el descubrimiento de que toda la materia está dotada de propiedades
ondulatorias (ondas de materia) y que, por ejemplo, un cristal difracta del
mismo modo un haz de electrones que un haz de rayos X.
4.3 Magnitudes relativas a
fenómenos ondulatorios.
Para describir con precisión un movimiento
ondulatorio hay que determinar las siguientes magnitudes comunes a todos ellos:
·
Amplitud (A): Es la distancia máxima que puede separarse de su posición de
equilibrio un punto que está realizando un movimiento vibratorio. Se mide en
metros.
·
Elongación (x): Es la distancia que separa a un punto que está vibrando de su
posición de equilibrio. Se mide en metros.
·
Fase: Se dice que dos partículas están en fase cuando se encuentran en el mismo
estado de vibración.
·
Período (T): Es el tiempo que emplea en una oscilación o vibración completa.
También se define como el tiempo que transcurre hasta que una partícula vuelve
a estar en el mismo estado de vibración. Se mide en segundos.
·
Frecuencia (f): Es el número de oscilaciones completas que una partícula da en
un segundo. Su unidad es el hertz o hertzio (Hz) que corresponde a una
vibración cada segundo: 1Hz = 1
El
período y la frecuencia son inversamente proporcionales: T = 1/f
·
Velocidad del movimiento ondulatorio (v): Es la velocidad con la que se propaga
la onda. Se expresa como el cociente entre la longitud de onda y el período.
5.20
Campo electromagnético
Los
campos electromagnéticos son una combinación de campos de fuerza eléctricos y
magnéticos invisibles. Tienen lugar tanto de forma natural como debido a la
actividad humana.
Los
campos electromagnéticos naturales son, por ejemplo, el campo magnético
estático de la tierra al que estamos continuamente expuestos, los campos
eléctricos causados por cargas eléctricas presentes en las nubes, la
electricidad estática que se produce cuando dos objetos se frotan entre sí o
los campos eléctricos y magnéticos súbitos resultantes de los rayos.
Los
campos electromagnéticos de origen humano son, por ejemplo, generados por fuentes
de frecuencia extremadamente baja (FEB) tales como las líneas eléctricas, el
cableado y los electrodomésticos, así como por fuentes de frecuencia más
elevada, tales como las ondas de radio y de televisión o, más recientemente, de
teléfonos móviles y de sus antenas.
5.21 Ondas
electromagnéticas: Propiedades Espectro electromagnético.
Se
denomina espectro electromagnético a todo el rango posible de radiación
electromagnética. Esto incluye las ondas de radio, los infrarrojos, la luz, los
ultravioletas, los rayos X, gamma, etc.
En
función de lo anterior, el espectro radioeléctrico o de Radio Frecuencia (RF)
se refiere a la porción del espectro electromagnético en el cual las ondas
electromagnéticas pueden generarse alimentando a una antena con corriente alterna.
5.22 Energía de ondas
electromagnéticas
Son
aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen,
entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía. Todas
se propagan en el vacío a una velocidad constante, muy alta (300 0000 km/s)
pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una
estrella lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya.
O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el
instante de producirse.
Las
ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos
eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar"
los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que
nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.
Las
O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento
complejo del mundo actual.
5.23 Importancia tecnológica de las ondas
electromagnéticas.
1. Las señales de radio y televisión, las ondas de radio físicamente están
constituidas por dos campos, un campo eléctrico y otro magnético y ambos están
desfasados 90°. Para entender mejor esta idea podemos imaginar una antena
vertical conectada al borne positivo de una pila y el borne negativo a tierra.
Luego entre la antena y la tierra aparecerá un campo eléctrico fijo que tendrá
la dirección en forma de campana alrededor de la antena y el sentido a tierra.
2. Microondas generadas en los hornos
microondas Lo que en realidad hace la radiación 2.4GHz usada en los microondas
es la excitación del enlace O-H. Este enlace está presente principalmente en el
agua, pero también en muchos otros compuestos. La facilidad para excitar este
enlace es mayor si el H está relativamente "libre" sin puentes de
Hidrogeno que lo "aten", esto sucede en el hielo y también en algunos
hidrocarburos.
3. Radiación Infrarroja proveniente de
cuerpos a temperatura ambiente, la fuente primaria de la radiación infrarroja
es el calor o radiación térmica. Cualquier objeto que tenga una temperatura
mayor a cero absoluto, irradia ondas en la banda infrarroja.
4. La luz visible es una radiación
comprendida dentro de una porción o sección del espectro electromagnético, que
permite a los seres vivos ver los objetos que los rodean. Desde el punto de
vista de la física, la luz se manifiesta como:
- Radiaciones de ondas
electromagnéticas de diferentes frecuencias y longitudes.
5. La radiación Ultravioleta proveniente
del Sol, de la cual la crema anti solar nos protege la piel
6. Los Rayos X usados para tomar
radiografías del cuerpo humano, son producidos por electrones que saltan de
órbitas internas en átomos pesados. Sus frecuencias van de 1'1·1017Hz a
1,1·1019Hz. Son peligrosos para la vida: una exposición prolongada produce
cáncer.
La radiación Gama producida por núcleos
radioactivos comprenden frecuencias mayores de 1·1019Hz. Se origina en los
procesos de estabilización en el núcleo del átomo después de emisiones
radiactivas. Su radiación es muy peligrosa para los seres vivos.
Física 2
2. Energía de las ondas.
3. Fenómenos ondulatorios.
SEMANA10
SESIÓN 29
APRENDIZAJES
ESPERADOS DEL GRUPO
Conceptuales
Describe
cualitativamente algunos de los fenómenos característicos de las ondas. N2.
Procedimentales
• Elaboración de lectura de textos y
resúmenes.
• Presentación en equipo
Actitudinales
• Cooperación, responsabilidad respeto y
tolerancia, contribuirá al trabajo en un ambiente de confianza.
MATERIALES
GENERALES
Computo:
- PC, Conexión a internet
De
proyección:
- Cañón Proyector
Programas:
- Google docs, correo electronico,
Excel, Word, Power Point.
- Material de Laboratorio:
- Juego de diapásones
- https://natureduca.com/fisica-experimentos-13.php
Didáctico:
- Recurso:
http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/ondas/aulaondas.pdf
- Presentación de la información
obtenida de las indagaciones bibliográficas. http://acusticaysonido.com/?p=44
DESARROLLO
DEL PROCESO
- El Profesor hace su presentación de las preguntas:
·
¿Se puede escuchar el
sonido en el agua?
Sí
se puede escuchar sonidos bajo el agua, pero diferente a la forma a la que
estamos acostumbrados
·
¿En qué consiste la
interferencia de ondas?
Es
un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda
resultante de mayor, menor o igual amplitud.
·
¿Cuáles son los tipos de
interferencia de ondas?
Constructiva:
se produce cuando las ondas chocan o se superponen en fases, obteniendo una
onda resultante de mayor amplitud que las ondas iniciales.
Destructiva:
es la superposición de ondas en antifase, obteniendo una onda resultante de
menor amplitud que las ondas iniciales.
·
¿Cuándo se produce una
interferencia de ondas constructiva?
Cuando
dos ondas interfieren, en los puntos en que coinciden en las dos crestas, se
dice que hay interferencia constructiva.
·
¿Cuándo se produce una
interferencia de ondas destructiva?
Se
produce cuando una superposición de dos o más ondas de frecuencia idéntica o
similar que, al interferirse crean un nuevo patrón de ondas de menor intensidad
(amplitud) en un punto llamado nodo.
·
¿Cuáles son ejemplos de
ondas destructivas y constructivas?
Interferencia
constructiva: cuando dos ondas interfieren, en los puntos en que coinciden las
dos crestas se dice que hay interferencia constructiva. En estos puntos se
suman las amplitudes de las ondas.
Interferencia
destructiva: al inferir dos ondas, en los puntos donde coincide una cresta de
una onda con un valle de la otra onda se dice que hay interferencia
destructiva. Las amplitudes en este caso se restan y pueden anularse por
completo.
FASE
DE DESARROLLO
Los
alumnos desarrollan las actividades de acuerdo a las indicaciones del Profesor
•
Uso de los diapasones para demostrar el fenómeno de resonancia en las ondas
sonoras.
Se
proyectara a los alumnos la experiencia de catedra:
https://natureduca.com/fisica-experimentos-13.php
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