15. Bloque I. La Descripción del Movimiento y la fuerza.
 Tema 1. El movimiento de los objetos. 

Marco de referencia y trayectoria; diferencia entre desplazamiento y distancia recorrida.

Distancia 
La distancia se refiere a cuanto espacio recorre un objeto durante su movimiento. Es la cantidad movida. También se dice que es la suma de las distancias recorridas. Por ser una medida de longitud, la distancia se expresa en unidades de metro según el Sistema Internacional de Medidas. Al expresar la distancia, por ser una cantidad escalar, basta con mencionar la magnitud y la unidad. Imagina que comienzas a caminar siguiendo la trayectoria: ocho metros al norte, doce metros al este y finalmente ocho metros al sur. Luego del recorrido, la distancia total recorrida será de 28 metros. El número 28 representa la magnitud de la distancia recorrida.




La figura muestra que podemos iniciar un evento y seguir una ruta. Esta ruta es la que hace que recorramos una distancia.

DesplazamientoEl desplazamiento se refiere a la distancia y la dirección de la posición final respecto a la posición inicial de un objeto. Al igual que la distancia, el desplazamiento es una medida de longitud por lo que el metro es la unidad de medida. Sin embargo, al expresar el desplazamiento se hace en términos de la magnitud con su respectiva unidad de medida y la dirección. El desplazamiento es una cantidad de tipo vectorial. Los vectores se describen a partir de la magnitud y de la dirección. Vamos a considerar la misma figura del ejemplo anterior.

Observa que recorres 8m en dirección Norte, luego 12 m en dirección Este y por último 8 m en dirección Sur. Para el desplazamiento solo importa el punto de inicio y el punto final por lo que el vector entrecortado muestra el desplazamiento. El resultado es 12m en dirección Este. Para esto recorres una distancia de 28m. 

Velocidad: Desplazamiento, dirección y tiempo.

velocidad media:es un vector que tiene la misma dirección y sentido que el vector desplazamiento y su modulo se obtiene de dividir el modulo del desplazamiento por el tiempo transcurrido.si es menor que 1 entonces el modulo de la Vm seria mayor que el modulo de desplazamiento: .si es =a 1 el modulo de la Vm coincide con el desplazamiento:.si es mayor que 1 entonces el modulo de Vm seria menor que el desplazamiento.velocidad instantanea: como su nombre indica es la velocidad que tiene un móvil en un instante determinado (la velocidad en un punto dado su trayectoria).la velocidad es tangente en
ese punto.la velocidad instantánea se define como el limite al que tiende la Vm cuando el tiende a 0: movimiento rectilíneo es decir,la trayectoria es una linea recta y por lo tanto la velocidad no puede cambiar de dirección nunca aunque si de sentido. M.R.U (movimiento rectilíneo uniforme):en el mru la velocidad(vector) permanece siempre constante,en modulo dirección y sentido.en cinemática,cuando en un movimiento la velocidad no cambia de modulo(valor) decimos entonces q el movimiento es uniforme aunque lo veamos masadelante la aceleración es la responsable de los cambios en la velocidad por lo tanto si en un mru al no cambiar nada podemos asegurar que no hay aceleración el mru es el único movimiento que existe sin aceleración los demás movimientos tienen aceleración ley horaria del mru: la ley horaria nos dice que: la posición final es igual a la posición inicial mas el producto de la velocidad por el tiempo transcurrido x2=x1+v .M.R.U.V:el mruv es un movimiento rectilíneo con aceleración constante en modulo dirección y sentido.leyes del mruv: 1º ley de velocidades:la velocidad en cualquier instante es=a la velocidad inicial mas el producto de la aceleración por el tiempo transcurrido .2º ley horaria:la posición en cualquier instante es= a la posición inicial mas el producto de la velocidad inicial por el tiempo transcurrido y mas el producto de un medio de la aceleración por el tiempo transcurrido al
cuadrado.supongamos que el mruv tiene lugar sobre el eje de la x.


Interpretación y representación de gráficas de posición-tiempo.








Movimiento ondulatorio, modelo de ondas, y explicación de características del sonido. 

Las ondas pueden tomar diferentes formas, pero hay dos tipos fundamentales de ondas: “longitudinales” y “transversales” (ver Figuras 1 y 2). Ambos tipos de ondas son alteraciones o disturbios en movimiento, pero son diferentes por la manera en la que viajan o se mueven. Cuando una onda viaja a través de un medio, las partículas que constituyen este medio se alteran de su posición “en equilibrio” o en reposo. En las ondas longitudinales, las partículas son alteradas en dirección paralela a la dirección que la onda propaga. El video clip siguiente que muestra una onda transversal ofrece una visualización dínamica de este tipo de onda. Después de que cualquier tipo de onda pasa a través de un medio, las partículas vuelven a su posición de equilibrio. Por consiguiente, las ondas viajan a través de un medio sin un desplazamiento neto de las partículas del medio.






Figura 1: Una onda longitudinal está compuesta de compresiones -áreas donde las partículas están cerca unas a las otras - y de rarefacciones (de menor densidad)- áreas donde las partículas están separadas unas de las otras. Las partículas se mueven en una dirección paralela a la dirección de la propagación de la onda.

Ilustración de una onda longitudinal






Figura 2: Una onda transversal. Las partículas se mueven en dirección perpendicular a la dirección de la propagación de la onda.

Ilustración de una onda transversal

Las ondas sonoras constituyen ejemplos de ondas longitudinales: las partículas individuales (moléculas de aire) vibran de atrás para adelante en la dirección en la que viaja el sonido. Un ejemplo de onda transversal es el fenómeno clásico del estadio deportivo conocido como “La Onda.” A medida que la onda viaja alrededor del estadio, cada espectador se para y después de sienta. Por consiguiente, el desplazamiento de las “partículas” es perpendicular a la dirección en que viaja la onda. Muchas otras ondas, tales como las ondas oceánicas o las Ondas de Superficie Rayleigh son combinaciones de movimientos de ondas longitudinales y ondas transversales.
Descripción de las Ondas

Todas las ondas que hemos descrito hasta ahora son ejemplos de “ondas periódicas,” en la medida que comportan un movimiento cíclico. Las ondas viajan a través del espacio y del tiempo, y pueden ser descritas en términos de sus características en ambas de estas dimensiones. Imagine un Slinky, el juguete que consiste en una larga pieza de metal o plástico enrollado. Al sacudir un extremo del slinky de una manera periódica, es posible producir una onda transversal, tal como se muestra en las figuras siguientes.

La figura 3 representa una foto de un slinky mientras vibra, como la del video clip de la onda transversal. El eje vertical representa una posición vertical de un slinky, y el eje horizontal representa la posición horizontal del slinky. Como lo indica la figura, la amplitud (A) de la onda es el desplazamiento máximo de una partícula desde su posición de equilibrio - o de la altura de una onda. La medida longitudinal de una onda es lo que se denomina longitud de onda (), y es simplemente la longitud de un ciclo de una onda. La longitud de onda también puede ser medida entre los espacios sucesivos, o entre cualquiera de dos puntos equivalentes de una onda. La amplitud y la longitud de onda se miden en metros.






Figura 3: Una perspectiva de un slinky en un momento particular.

La Figura 4 es un gráfico que muestra el desplazamiento de un punto en el slinky en función del tiempo. La amplitud de la onda sigue teniendo la misma medida que antes - el desplazamiento máximo de su punto desde su posición de equilibrio. El periodo de una onda (T) es el tiempo (medido en segundos) que el punto requiere para completar un ciclo entero de su movimiento, desde su punto más alto, a su punto más bajo, y nuevamente a su punto más alto.






Figura 4: El movimiento de un punto en un slinky a medida que viaja a través del tiempo.


La frecuencia de una onda (f) (no está indicada en la figura) es la medida de cuán frecuentemente el punto completa un ciclo de su movimiento. En otras palabras, la frecuencia es el número de ciclos de las ondas, completado por un punto a través de la onda en un periodo de tiempo. La frecuencia de la onda está relacionada con el periodo de la onda por la siguiente ecuación:




donde f es la frecuencia y T es el período. La frecuencia se mide en ciclos por segundo, o hertz (Hz). Si el período de una onda es de 10 segundos (por ejemplo, le toma 10 segundos a la onda completar un ciclo), entonces la frecuencia es de 0.1 Hz. En otras palabras, la onda completa 0.1 ciclos cada segundo.
Velocidad de las Ondas

Recuerde que una onda es una alteración o disturbio que viaja o se mueve. La velocidad de la onda es una descripción de cuán rápido viaja una onda. La velocidad de la onda está relacionada con la frecuencia, el período y lalongitud de onda a través de las simples ecuaciones:

donde v es la velocidad de la onda, es la longitud de onda, T es el período, y f es la frecuencia. La velocidad de la onda se mide en unidades de metros por segundo (m/s). Por ejemplo, la nota musical “A” es un sonido con una frecuencia de 440 Hz. La longitud de onda de una onda es de 78.4 cm. ¿Cuál es la velocidad de una onda sonora?

Para determinar la velocidad de una onda, podemos usar la ecuación 3 y sustituir los valores dados por longitud de onda y frecuencia, asegurándonos que estamos usando unidades standard.

El valor (345 m/s) es el valor aproximado de la velocidad del sonido en el aire. Cuán interesante es esto, que la velocidad del sonido en el aire depende de la temperatura y la presión. Un músico que toca un instrumento de viento, como la trompeta, puede afinar su trompeta en la base de una montaña, escalar la montaña hasta donde la presión del aire es más baja, y encontrar que la trompeta ya no está afinada. De manera similar, un cambio de temperatura en el aire también puede cambiar el tono del instrumento.

Tal como ilustra el ejemplo anterior , las ondas están a nuestro alrededor en la vida cotidiana. Los antiguos griegos empezaron el estudio de las ondas pensando sobre la música, pero ahora casi todas las ramas de la física incluye a las ondas de una u otra manera.

Explicación de características del sonido:

Hemos definido el sonido como la sensación producida en el oído por las vibraciones de las partículas que se desplazan en forma de onda sonora a través de un medio elástico que las propaga.

Como el sonido se propaga en forma de ondas, tenemos que saber que características tiene la onda sonora para ver como se comporta.

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