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Construyendo Ondas

Título Actividad:

Construyendo Ondas

Principios a explicar:
Propiedades de las Ondas

Material:
1 Resorte plástico o metálico grande, gusano o slinky

Procedimiento:
Mientras un participante detiene un extremo, el resorte es estirado hasta unas 8 veces su tamaño original. En un primer caso un participante hará oscilar el resorte hacia delante y hacia atrás (en la misma dirección en que se encuentra extendido) para revisar la propagación longitudinal de ondas.
Ahora se hace oscilar de modo transversal, de modo que todo el resorte describa una onda grande (o pancita); poco a poco se aumenta la frecuencia para generar dos ondas, luego tres y así sucesivamente.
Se podrá realizar un concurso con los participantes para ver quien logra hacer un mayor número de ondas con el resorte.

Marco Teórico:
Se dice que un cuerpo oscila cuando realiza un movimiento de vaivén entre dos puntos. Una onda es una oscilación que se propaga, esto es, que se está desplazando. En caso de que tratemos con una onda mecánica, se tratará siempre de una perturbación que se propaga en un medio material.
Existen dos tipos de ondas: las transversales, en las que la perturbación se efectúa en dirección ortogonal a la de propagación (atravesada); mientras que las longitudinales perturban el medio en la misma dirección que se propagan. Un caso clásico de onda transversal son las que se generan en un estanque cuando lanzamos una piedra, ya que las ondas van hacia arriba y hacia abajo mientras que se propagan hacia los lados. El sonido es el principal ejemplo de una onda longitudinal, ya que se perturba el medio en la misma dirección en que se propaga.
Si analizamos una onda transversal en un plano bidimensional, encontramos que tiene ciertas característica que la definen: una onda completa tiene siempre un ascenso y un descenso, a la parte que va hacia arriba se le conoce como cresta y a la que va hacia abajo como valle, entonces toda onda debe tener una cresta y un valle completos. A la línea de propagación, que siempre queda en medio de los valles y crestas, se el conoce como eje de la onda. La altura que separa al eje de la punta de una cresta, o de la parte baja de un valle, se le conoce como amplitud de onda. La distancia entre dos puntos iguales (dos crestas o dos valles, u otro punto de la onda) se conoce como longitud de onda. A el número de ondas que efectúan un ciclo completo en una unidad de tiempo se le llama frecuencia y normalmente se mide en ciclos por segundo, llamados Hertz. Al tiempo que le lleva a una onda completar un ciclo se le llama periodo.

Nota: Estas definiciones se incluyen para caso en que algún participante se interese en profundizar en las propiedades de las ondas.

Explicación:
Preguntas: ¿Cuáles son las diferencias entre las primeras ondas y las segundas? (longitudiales y transversales), ¿Qué hay que hacer para lograr que se formen muchas ondas en el resorte?
Para empezar podemos decir que una onda es una perturbación que se está moviendo, se está propagando. Los dos tipos de ondas que conocemos se diferencian entre si porque en uno las ondas se van haciendo en la misma dirección que se mueve la perturbación y por eso se le llama longitudinal, porque la onda se presenta a través de la longitud de propagación. A las otras las llamamos transversales, porque las ondas se presentan atravesadas con la propagación.
Con las transversales es con las que podemos hacer “pancitas”, cuando vemos sólo una pancita en realidad estamos viendo la mitad de una onda porque necesitamos una pancita hacia arriba y seguida una hacia abajo para formar una completa. A la línea que marca la propagación de la onda se le llama eje y está siempre en medio de las “pancitas”. A las pancitas hacia arriba se les llama crestas y las que están hacia abajo valles, los puntos que están justo en el cambio de cresta a valle, y viceversa, son llamados puntos de inflexión. Si medimos la distancia entre dos puntos iguales en ondas seguidas tendremos lo que se conoce como longitud de onda, a la distancia que hay del eje a la parte más alta de la cresta (o más baja del valle) le llamamos amplitud de onda. Al número de ondas que se completan por segundo se le conoce como frecuencia.
Entonces si queremos ser los que hagan más “pancitas”, más ondas, lo que tenemos que hacer es darle mucha frecuencia a la oscilación, moviendo rápidamente el resorte. De otro modo podremos variar la amplitud e incluso la longitud, pero no otra cosa.

Diseño: Grupo ¡Eureka!, Miguel García

 

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