GUIA FISICA 11 ONDAS - TATIANA

SAVE OFFLINE

ÁREA DE CIENCIAS NATURALES – FÍSICA GUÍA DE APRENDIZAJE

AÑO: 2020

DOCENTE: TATIANA DE ALBA GUTIÉRREZ

GRADO: UNDECIMO

Desempeño Cognitivo: Explica el comportamiento de las ondas en términos de la longitud de onda, la frecuencia y la velocidad de propagación. Desempeño Procedimental: Plantea procedimientos apropiados para interpretar información que le permita analizar resultados y comunicarlos de manera apropiada. Desempeño Actitudinal: Valora la importancia del estudio de las ondas para comprender fenómenos de su cotidianidad. Una onda se define como una perturbación en el espacio y en el tiempo que transporta energía. Las ondas se forman gracias a la vibración de la materia y pueden viajar a través del espacio o de un medio elástico. Muchas cosas del mundo que nos rodea se mueven y oscilan: la superficie de una campana, la cuerda de una guitarra, la lengüeta de un clarinete, los labios sobre la boquilla de un clarinete y las cuerdas vocales de tu laringe cuando hablas o cantas. Todas estas cosas vibran y por tanto producen ondas. Cuando vibran en el aire hacen que las moléculas del aire que tocan se muevan y oscilen también, exactamente en la misma forma, y dichas vibraciones se dispersan en todas direcciones haciéndose más débiles, perdiendo energía en forma de calor, hasta que se extinguen por completo. Sin embargo, si tales vibraciones llegaran a tu oído, en cambio, se transmitirían a una parte de tu cerebro y escucharías sonido. Tomado de Hewitt, Paul. Fundamentos de Física Conceptual. Ed. Pearson.

Te invito a que realices las siguientes experiencias sencillas: - Coloca agua en un tazón y lanza un objeto (puede ser una moneda) en ella, observa como es el movimiento del agua en el tazón y anota en tu cuaderno. - Coloca algunos pedacitos (pequeños) de cartulina, fomi o cualquier otro material que flote en el agua, y realiza el mismo procedimiento. ¿Qué observas del movimiento de las partículas? ¿Cambian su posición? - Consigue un dominó y haz una fila con las fichas, observa el movimiento. ¿Qué ocurre con el movimiento de caída de las fichas? ¿Las fichas cambian de posición? - Piensa en el ejercicio de la ola que realizamos en el estadio o en otros eventos. ¿Qué ocurre con el movimiento? ¿Las personas se mueven igual que la ola? Los ejercicios realizados anteriormente, nos muestran lo que ocurre con la propagación de las ondas. Describe en tu cuaderno qué es una onda y cómo se propaga, de acuerdo con los ejercicios realizados. Lee los siguientes conceptos y luego resuelve las actividades planteadas en la reflexión y la acción. Elementos de una onda: Para iniciar el estudio de las ondas, es necesario conocer cada uno de sus elementos: Amplitud, longitud de onda, cresta, valle. Consulta su definición e identifícalos en la siguiente gráfica que dibujarás en tu cuaderno. Existen otros elementos importantes, que, aunque no se muestran gráficamente, son esenciales para comprender todo lo relacionado con las ondas, estos son: Periodo, Frecuencia, Velocidad de propagación. 1. ¿Cómo se clasifican las ondas? Observa el siguiente mapa conceptual, complementa consultando cada uno de los conceptos y ejemplos. ONDAS se clasifican según

El medio de propagación

El número de oscilaciones

La dirección de propagación

Las dimensiones de propagación

Mecánicas

Pulso

Transversales

Unidimensional

Onda periódica

Longitudinales

Bidimensional

Electromagnéticas

Tridimensional

2. Velocidad de una onda La velocidad de una onda depende del medio a través del cual se propaga. Por ejemplo, las ondas sonoras se desplazan con una rapidez de 330 m/s a 350 m/s en el aire (según la temperatura) y cuatro veces más aprisa en el agua. 𝜆 La ecuación de la velocidad de la onda está dada por: 𝑣 = 𝑇 Donde 𝑣: velocidad de la onda 𝜆: Longitud de onda 𝑇: Periodo Si las ondas se propagan en una cuerda, la velocidad depende de la tensión: si la tensión aumenta, todo pulso generado en ella tendrá una mayor velocidad de propagación; pero como no todas las cuerdas tienen el mismo grosor, la velocidad también dependerá de dicho factor, ya que entre mayor sea el grosor de la cuerda, menor será la velocidad de propagación, por tanto, la velocidad de una onda en una cuerda es: - Directamente proporcional a la tensión de la misma. - Inversamente proporcional al grosor de la cuerda. 𝑇

La ecuación de la velocidad de las ondas en una cuerda está dada por la expresión: 𝑣 = √

𝜇

Donde:

𝑇: Fuerza de tensión 𝜇: Densidad lineal de a cuerda 𝜇 = 𝑚/𝑙

3. Ondas estacionarias Si atas una cuerda a un muro y agitas el extremo libre de arriba hacia abajo, producirás una onda en la cuerda. El muro es demasiado rígido para agitarse, así que la onda se refleja a través de la cuerda y vuelve hacia ti. Si agitas la cuerda de manera apropiada, puedes hacer que la onda incidente (original) y la onda reflejada formen una onda estacionaria, en la cual ciertos puntos de la cuerda, llamados nodos, permanecen inmóviles. En una onda estacionaria, las posiciones donde la amplitud es máxima se conocen como antinodos. Los antinodos se forman en los puntos medios entre dos nodos. Las ondas estacionarias son producto de la interferencia. Se forman ondas estacionarias en las cuerdas de instrumentos musicales que se puntean, se golpean o se tocan con un arco, así como en el aire de un tubo de órgano y en el de una botella de gaseosa cuando soplamos sobre su boca. Se pueden crear ondas estacionarias tanto en las ondas transversales como en las longitudinales. Realiza la lectura propuesta en el ANEXO 1, profundiza en otras aplicaciones y escribe un texto que responda a los siguientes interrogantes.    

¿Qué importancia tiene para el ser humano el estudio de las diferentes ondas presentes en la naturaleza? ¿Qué fenómenos naturales están relacionados con la formación y propagación de ondas? Explícalos ¿Por qué es importante para la humanidad el estudio y la aplicación de las diferentes ondas? En tu familia, has utilizado las ondas a partir de alguno de estos u otros estudios

A. Consulta los siguientes conceptos 1. Tren de ondas 2. Frente de ondas 3. Fenómenos ondulatorios, definición y ejemplos de cada uno 4. Principio de Huygens B. Resuelve los siguientes problemas: 1. Una maquina rasuradora completa 60 ciclos por segundo. a. ¿Cuál es su frecuencia? b. ¿Cuál es su periodo? 2. Si la diferencia entre la cresta y el valle de una onda es de 40 cm, ¿Cuál es el valor de la amplitud? 3. Las ráfagas de aire hacen que el edificio Sears en Chicago oscile completando un ciclo cada 10 segundos. a. ¿Cuál es su frecuencia? b. ¿Cuál es su periodo? 4. Si frente a ti pasa un tren de carga, y cada furgón tiene 10 m de longitud, y ves que a cada segundo pasan tres furgones, ¿Cuál es la rapidez del tren? 5. Si una ola en el agua sube y baja tres veces cada segundo, y la distancia entre las crestas de las olas es de 2m. a. ¿Cuál es la frecuencia del oleaje? b. ¿Cuál es su período? c. ¿Cuál es la rapidez de la onda? 6. El sonido de una rasuradora eléctrica de 60 Hz se dispersa a 340 m/s a. ¿Cuál es la frecuencia de las ondas sonoras? b. ¿Cuál es su periodo? c. ¿Cuál es su rapidez? d. ¿Cuál es su longitud de onda?

1. Escribe las palabras nuevas con su definición o significado 2. Elabora un mapa mental o mentefacto conceptual en el que muestres los conceptos aprendidos en esta guía. A continuación, se te presentan algunos aspectos para que tú misma te evalúes, marca el desempeño más adecuado de acuerdo a tu situación, procura ser lo más honesta posible en tu apreciación. Concepto Fui responsable y puntual con las tareas asignadas durante esta guía

Bajo

Básico

Alto

Superior

Comprendí claramente cuál es el comportamiento de las ondas teniendo en cuenta sus elementos. Plantee los procedimientos apropiados para analizar problemas, sus resultados. Mostré resultados a diferentes situaciones de manera apropiada Valoré la importancia de estudiar las ondas en diferentes fenómenos de mi cotidianidad

Física 11º, Editorial Bedout. Hipertexto 2, Ed. Santillana. Investiguemos 11, ed. Voluntad. Física Fundamental 2, Ed. Norma. Fundamentos de Física conceptual, Ed Pearson. Si tienes la posibilidad de acceder a internet, complementa la información anterior en la siguiente página: http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/ondasCaract/ondasCaract_indice.htm Las actividades deben ser registradas en tu cuaderno y carpeta, y ser enviadas según la indicación de tu profesora

ANEXO 1

APLICACIÓN DE LAS ONDAS EN LOS DIAGNÓSTICOS POR IMAGEN Todos conocemos la importancia de que una enfermedad sea diagnosticada con rapidez para decidir el tratamiento y comenzar la recuperación de la salud. Pero, ¿cómo saber con certeza la causa de una dolencia que padece un individuo? ¿Cómo realizar un diagnóstico adecuado? Con este objetivo se utilizan actualmente nuevos métodos que emplean modernos equipos con tecnología de alta complejidad capaces de diagnosticar enfermedades y que, en la mayoría de los casos, no ocasionan dolor ni molestias al paciente. Si bien existen algunos diagnósticos que responden a técnicas invasivas en las cuales se interviene directamente sobre la persona, como la endoscopía o el cateterismo, otra gran cantidad corresponden a diagnósticos en los que se realizan técnicas no invasivas, sin necesidad de internación y totalmente ambulatorios. Nos referiremos a algunos de ellos:

Radiografía Se trata del diagnóstico por imagen más antiguo. Desde fines del siglo pasado con el descubrimiento de los Rayos X por W. Roentgen y por más de 40 años fue el único método disponible para ver el interior de una persona viva. Es una técnica ampliamente difundida y es solicitada como complemento de la historia clínica de la mayoría de los pacientes, puesto que sus indicaciones son múltiples, pero la intención principal responde a la necesidad de ver "partes duras" del organismo. Es por ello que se solicita fundamentalmente para la observación de huesos, por ejemplo, ante fracturas o traumatismos.

El principio de la radiología responde a la incidencia de electrones con muy alta velocidad sobre la materia, que son frenados repentinamente. El poder de penetración, produce un efecto luminiscente y un efecto fotográfico. La imagen se produce en una placa de acetato y se caracteriza por mostrar transparentes los tejidos duros, griseados los tejidos blandos y negros los espacios vacíos. Los riesgos de este estudio, están directamente relacionados con los efectos de la radiación sobre los tejidos vivos. Fundamentalmente, por la capacidad de penetrar la materia, está prohibida la toma de radiografías a mujeres en gestación, ya que durante su desarrollo el embrión tiene un alto índice de división celular y la interferencia de la radiación X durante la duplicación del ADN podría provocar alteraciones de efectos leves o graves. Una mención especial requiere la mamografía. En este caso, se busca detectar precozmente estructuras duras (microcalcificaciones) ubicadas en tejidos blandos y que no deberían estar allí.

Ecografía Este método de diagnóstico surgió a partir de una analogía con la actividad naval y el uso de los sonares. Las primeras ecografías fueron obstétricas y compararon el feto nadando en el líquido amniótico con un submarino sumergido en el agua. Posteriormente, este principio se extendió a la observación de otros "tejidos blandos" del cuerpo. También denominada ultrasonografía, emplea ondas sonoras de alta frecuencia para analizar órganos internos. Estas ondas, enviadas al interior del cuerpo, rebotan como un eco en aquellos puntos donde contacta la superficie orgánica, reconociendo lo que se denomina interfase. Después, una computadora traduce ecos en imágenes, que se actualizan permanentemente, por eso permite ver movimientos tales como la apertura y cierre de las válvulas cardíacas, o el embrión pateando o succionando su dedo pulgar. El instrumental usado se denomina ecógrafo y consta de una serie de partes, entre la que señalamos al transductor, especie de rodillo que se desliza sobre la superficie corporal dejando pasar las ondas y recuperando el rebote de las mismas. El motivo del uso de gel en la superficie del transductor, es evitar la dispersión de las ondas. Para facilitar la transmisión de las mismas, es el requisito del consumo agua en cantidades considerables durante la realización de algunas ecografías. Las imágenes se obtienen de una impresora sobre papel fotográfico en blanco y negro. Como la fuente de este estudio es el ultrasonido, no produce efectos secundarios ni hay poblaciones de riesgo. Cualquier persona puede someterse a este estudio sin inconveniente, ni siquiera las mujeres embarazadas. De hecho, es el estudio predominante en esa condición, ya que es inocuo, tanto para la madre como para el feto. Además del seguimiento del desarrollo embrionario, se solicita para estudiar órganos abdominales, desgarros musculares, tejido glandular, como el control mamario, entre otros usos.

Resonancia magnética nuclear En este estudio se utilizan ondas de radio y magnéticas para mostrar secciones de los órganos. La persona se coloca en un gran "scanner" denominado resonador. Actualmente los hay cerrados, en forma de túnel o abiertos para evitar sensaciones de encierro. En el resonador el paciente es sometido a un fuerte campo magnético que alinea las partículas de los átomos del cuerpo, las partículas emiten señales de radio que son capturadas por la computadora y transformadas en imágenes. Al no usar radiación ionizante, la Resonancia Magnética Nuclear es inocua. Sin embargo, existe una población de riesgo que no puede someterse a este examen. Se trata de todo paciente que tenga incorporada alguna prótesis metálica fija, como stens, marcapasos cardíacos, prótesis óseas, implantes cocleares, etc. El paciente debe firmar una conformidad indicando no poseer ninguna de las estructuras mencionadas, de ser así, debe marcarlas en un esquema corporal para que el técnico evalúe la posibilidad de su realización. En cuanto a sus usos, permite evaluar afecciones de tejidos duros y blandos, por lo que puede usarse para complementar estudios óseos analizando estado de músculos, tendones y otras estructuras articulares. En relación con las imágenes obtenidas, corresponden a imágenes seriadas, en acetato, en blanco y negro. Su mayor ventaja es que permite obtener cortes axiales, Gentileza Departamento de Diagnóstico, longitudinales y sagitales, ampliando la información disponible. Dr. Marcos Flajszer

Tomografía computarizada axial Se utiliza para obtener información de tejidos y órganos como encéfalo, órganos abdominales o torácicos. La fuente utilizada emite Rayos X, por lo que no puede ser empleada en los mismos pacientes que son población de riesgo para la radiografía. Como su nombre indica, permite obtener gráficas de cortes axiales de una región corporal en estudio. Se trata de imágenes seriadas tomadas según indicación del profesional médico a 1 o 2 mm de distancia entre corte y corte. El procesamiento realizado mediante la computadora genera imágenes más detalladas y de mayor calidad que la radiografía. Son en blanco, grises y negro y se obtienen en acetato. Hasta hace poco tiempo todos los tomógrafos eran cerrados. En la actualidad, existen tomógrafos abiertos que evitan sensaciones de encierro. La práctica requiere que el paciente se quede quieto durante su realización y dura entre 20 y 40 minutos.

Densitometría ósea La densitometría ósea es una exploración que utiliza bajas dosis de Rayos X que atraviesan sectores como cadera, columna y brazo y que puede medir la densidad de calcio de los huesos. Ofrece datos sobre la posible presencia de osteoporosis y riesgo de fracturas óseas. La osteoporosis es una afección que consiste en la pérdida de masa ósea y la consecuente fragilidad, siendo la osteopenia la etapa anterior. El estudio se indica a mujeres mayores de 65 y a las menores de esa edad con riesgos adicionales de osteoporosis. Los resultados de la exploración se evalúan con respecto a personas de la misma edad y sexo (índice Z) y con respecto a personas de 30 años (índice T). La densidad se establece sobre patrones de edad para cada hueso, por lo que mediciones de realizadas en muñeca no proporcionan datos sobre riesgos en cadera. Los resultados menores a 0, indican densidad ósea disminuida, pero los que indican peligro son los que son los resultados menores de -1. Los resultados mayores de -1, están dentro de márgenes razonables. Los resultados se expresan así: Osteopenia: T de -1 a -2,5; Osteoporosis, T de menos de -2,5. Como emplea RX, aunque de baja potencia, no se realiza esta práctica a embarazadas.

Estos son solo algunos de los métodos de diagnóstico que pueden emplearse. Existen muchos otros, y entre ellos algunos pueden ser usados además como técnica de tratamiento. Es el caso de la artroscopia, que no sólo permite explorar el estado de una articulación en forma directa, sino que también se usa para la reparación o extracción de estructuras articulares. Tomado de: http://www.ccpems.exactas.uba.ar/CDs/CDEnergia/II/contents/energia/hombre_ondas/salud/aplicaciones_medicas_ondas/a_medicas_ ondas_home.htm