ONDAS II

Interferencia

Para los detalles teóricos se recomienda consultar el siguiente Blog: http://senderospedagogicos.blogspot.com/p/blog-page_20.html

Superposición de pulsos ondulatorios

En el Applet 1 se observa la superposición de dos pulsos ondulatorios idénticos  (azul y rojo) que se desplazan en sentidos contrarios y el pulso resultante (negro). A medida que se acercan se superponen e interfieren constructivamente, la amplitud resultante se incrementa hasta un máximo valor, cuando están completamente en fase; luego, cuando se separan se van desfasando y la amplitud  total decrece hasta cero.

Applet 1

Ver en: http://www.geogebratube.org/material/show/id/82937

En el Applet 2 se muestra cómo se superponen e interfieren dos pulsos iguales en amplitud pero de diferentes signos (uno es positivo y el otro negativo). A medida que se acercan, la amplitud resultante decrece hasta cero cuando coinciden, instante en que la interferencia es completamente destructiva; luego, se separan y se alejan.

          

Applet 2

Ver en: http://www.geogebratube.org/material/show/id/82955

Actividades:

1. Inicie el applet 1 y deténgalo cuando los pulsos se superpongan. Se puede observar cómo se forma el pulso resultante. Cuando coinciden, la amplitud del pulso resultante se duplica.

2. Inicie el applet 2 y deténgalo cuando los pulsos se superpongan. Se puede observar cómo se forma el pulso resultante. Cuando coinciden, la amplitud del pulso resultante se reduce a cero. 


    A continuación también se muestran dos applets donde se observa la superposición de un par de pulsos triangulares. Se propone efectuar las actividades de los applet anteriores.
  

                Superposición de ondas

Cuando dos ondas de la misma naturaleza se superponen, se produce lo que se conoce como interferencia, la cual puede ser completamente constructiva o completamente destructiva, dependiendo de si la ondas al combinarse en un determinado punto del espacio, se encuentran en fase o fuera de fase. La onda resultante se amplifica (en fase) o desaparece (desfasadas), debido a que su amplitud se incrementa o se anula, respectivamente. En un caso intermedio, también puede ocurrir que la onda resultante no se anule por completo, disminuya su amplitud, y la interferencia es parcialmente constructiva o destructiva.

El siguiente applet muestra la superposición de dos ondas con la misma frecuencia y longitud de onda moviéndose en sentidos contrarios. La amplitud de cada una se puede cambiar con los respectivos Deslizadores A1 y A2.

Ver en:https://www.geogebratube.org/student/m120138

Actividades:

1. Pulse Inicio y observe cómo dos ondas de igual amplitud que se mueven en sentido contrario se superponen. Cuando están en fase, interfieren constructivamente y la amplitud de la onda resultante se duplica; sí están desfasada, interfieren destructivamente y la amplitud de la onda resultante es cero. A medida que se superponen, en cero (un cuarto, tres cuartos, etc.) estarán en fase (interferencia completamente constructiva) y a media  (una, una y media, dos, etc.) longitud de onda estarán desfasadas (interferencia completamente destructiva). En este caso particular se forma una onda estacionaria. Detenga el applet con Pause para visualizar bien la interferencia destructiva y constructiva. Observe y ubique los nodos y los antinodos. Repita los anterior variando k.

2. Varíe la amplitud A1 o A2 de una de ellas y observe sí se da la situación anterior, es decir ¿aparece la onda estacionaria?

   Onda Estacionaria en Cuerda

Consideremos una cuerda elástica de longitud L y densidad lineal μ, con un extremo fijo y otro atado a un vibrador armónico cuya frecuencia y amplitud se varía a voluntad. La cuerda se somete a la tensión T, tal como se ilustra en la figura de arriba. La onda que se genera en el extremo del vibrador viaja al extremo fijo y se refleja; en consecuencia, por la cuerda viajan dos ondas idénticas pero en sentidos contrarios. La superposición genera una onda estacionaria, siempre y cuando la tensión o la frecuencia del vibrador se ajuste de modo que en la longitud L se formen: media longitud de onda (L = λ/2), una longitud de onda (L = λ), una y media longitudes de onda (L = 3λ/2), etc. En cuyo caso, la cuerda entra en resonancia y vibra con las frecuencias del generador. Sólo para ciertos valores de la frecuencia se excitan los modos de vibración; el primer modo es el FUNDAMENTAL y le corresponde la menor frecuencia, los demás son los ARMÓNICOS con frecuencias mayores. Sí f1 es la frecuencia del modo fundamental, la frecuencia del primer armónico es 2 f1, la frecuencia del segundo es 3 f1, la del tercero es 4 f1 y así sucesivamente.

Ver en:http://www.geogebratube.org/student/m96003

Actividades:

1. Active el applet con el botón de inicio. Elija la tensión T = 0,01 y la densidad lineal μ = 0,5. Coloque el cursor sobre el Deslizador N (modo) y presiónelo. Luego, con el botón "flecha derecha" del tablero cambie su valor desde 0, pasando por 1, 2, 3, 4 y 5. Observará cómo la cuerda vibra con los diferentes modos. Además, escuchará el sonido correspondiente a cada modo de vibración. Sí el sonido no se activa vaya a: http://www.geogebratube.org/student/m63336

2. Aumente el valor de la tensión de la cuerda. ¿Qué se observa?

3. Disminuya o aumente el valor μ. ¿Qué se observa?

          Pulsaciones o Batidos

Applet 1

Ver en: http://www.geogebratube.org/student/m83216

En este Applet (y versus x) se puede visualizar la representación gráfica de dos ondas sonoras (roja y azul) de frecuencias f1 y f2 que interfieren, la onda que resulta (verde) y la modulación de la amplitud (negro). Las correspondientes longitudes de onda son  λ1 = 1,6 m  y  λ2 = 1,7 m; la velocidad del sonido es de 330 m/s. Al activar los botones se visualizan las ondas y la curva que modula la amplitud. Para x = 0 m, se puede observar que las ondas salen en fase; cerca de x = 13 m se desfasan por completo (interferencia destructiva) y que a medida que se propagan sus fases se igualan, es decir, sus valles y crestas (cerca de x = 26 m) coinciden y la onda resultante se refuerza (interferencia constructiva); más adelante (cerca de x = 40 m) una cresta coincide con un valle y se anulan por completo otra vez; y así, sucesivamente. Al activar la casilla de Modulación se puede medir la longitud de onda de la onda sonora modulada.

El oído es incapaz de percibir por separado cada sonido cuando sus frecuencias son muy parecidas. Así que, percibe un sonido único cuya frecuencia es (f1 + f2)/2 , es decir, el promedio de las frecuencias componentes pero cuya amplitud cambia con la frecuencia f1 - f2. Por consiguiente, cada cierto intervalo de tiempo se escucha un sonido que varía su intensidad. El sonido alterna entre pulsos de cierta intensidad (interferencia completamente constructiva) e intervalos de silencio (interferencia completamente destructiva).

Actividades:

1. Desactive todos los botones. Luego, active el botón Onda 1 para visualizar la primera onda; active el botón Onda 2. Detalle cómo se desfasan (interferencia destructiva) y entran en fase (interferencia constructiva).

2. Active el botón Batidos para activar la onda resultante modulada en amplitud.

3. Pulse el botón de Inicio para observar el cambio de amplitud de la onda resultante en un punto fijo (x = 50 m, por ejemplo ). 

4. Varíe el valor del Deslizador V. Para V = 0 ambos sonidos tienen la misma frecuencia. Sí V = 1, la diferencia de frecuencia es 1. Incremente V y escuche cómo las pulsaciones disminuyen su período.

En este otro applet también se puede apreciar lo antes discutido.

Applet 2

Ver en: 
http://www.geogebratube.org/student/m83223