La naturalesa de les ones: transferència d'energia

Un suro flota al mar i una sèrie d'onades passa per sota seu camí de la riba.

1. a) Viatja el suro amb les onades fins a la platja o es limita a pujar i baixar quedant-se gairebé al mateix lloc?
2. b) Si l'aigua no avança amb l'onada, què és el que sí que arriba fins a la riba?

Classifica cadascuna d'aquestes ones en mecànica (necessita un medi material per propagar-se) o electromagnètica (pot viatjar pel buit), i escriu les sis classificacions completes:

1. a) El so a l'aire.
2. b) La llum del Sol.
3. c) Les onades del mar.
4. d) Les ones de ràdio.
5. e) L'ona que recorre la corda d'una guitarra.
6. f) Els raigs X.

Quines podrien travessar l'espai entre la Terra i la Lluna?

L'Andrea sacseja amunt i avall l'extrem d'una corda i una ona avança al llarg d'aquesta. Després empeny una espira d'una molla estirada i una compressió viatja per la molla. La figura representa les dues ones.

1. a) Quina de les dues ones és transversal i quina longitudinal?
2. b) Explica la diferència fixant-te en com es mou cada punt del medi en comparació amb la direcció en què avança l'ona.
3. c) El so fa oscil·lar l'aire en la mateixa direcció en què avança: a quin tipus d'ona pertany?

Les ones que un ànec genera en nedar en un estany viatgen a $1,2\ \text{m/s}$ i l'ànec produeix $0,6$ ones per segon.

1. a) Quina és la freqüència de les ones?
2. b) Calcula la seva longitud d'ona amb $v = \lambda \cdot f$.

A la platja, l'Aitana observa que les crestes de les onades arriben separades $4\ \text{m}$ les unes de les altres i que cada cresta s'eleva $0,6\ \text{m}$ per sobre del nivell de l'aigua en calma. La figura representa les onades que observa.

1. a) Quant val la longitud d'ona $\lambda$?
2. b) Quant val l'amplitud $A$ de les onades?

Assegut sobre una boia, un banyista compta que passen $15$ crestes en $30\ \text{s}$.

1. a) Calcula la freqüència $f$ de l'onatge en hertzs.
2. b) Explica amb les teves paraules què significa aquest valor de la freqüència.

Relaciona cada magnitud d'una ona amb la seva unitat en el Sistema Internacional i escriu les quatre parelles completes. Digues també què ens indica cada magnitud sobre l'ona:

1. a) Longitud d'ona.
2. b) Període.
3. c) Freqüència.
4. d) Velocitat de propagació.

Unitats: hertz ($\text{Hz}$), metre ($\text{m}$), segon ($\text{s}$) i metre per segon ($\text{m/s}$).

Un vaixell fondejat es balanceja $30$ vegades per minut per efecte de l'onatge.

1. a) Expressa la seva freqüència en hertzs.
2. b) Calcula el període del balanceig.

L'encaminador de casa emet ones electromagnètiques de $2,4\ \text{GHz}$ de freqüència.

1. a) Expressa aquesta freqüència en hertzs, fent servir notació científica.
2. b) Calcula la longitud d'ona del senyal, sabent que les ones electromagnètiques viatgen a $3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$.

Una ona viatja per una corda prima a $8\ \text{m/s}$ i passa a una segona corda, més gruixuda, unida a la primera, per la qual viatja a $4\ \text{m/s}$. La freqüència, $2\ \text{Hz}$, la imposa la mà que agita la primera corda i és la mateixa en totes dues. La figura representa l'ona en passar d'una corda a l'altra.

1. a) Calcula la longitud d'ona a cada corda.
2. b) Indica quina magnitud no canvia en passar d'una corda a l'altra i quines sí.
3. c) Explica per què la freqüència no pot canviar a la unió: pensa en com vibra el punt on s'ajunten les dues cordes.

Els terratrèmols emeten ones P (longitudinals) que viatgen a $6\ \text{km/s}$ i ones S (transversals) que viatgen a $3\ \text{km/s}$. En una estació sísmica, l'ona S arriba $50\ \text{s}$ després que la P. L'esquema mostra el focus del terratrèmol i l'estació.

1. a) Si el focus del terratrèmol està a una distància $d$ de l'estació, escriu el temps que triga cada ona a arribar-hi.
2. b) Planteja l'equació $t_S - t_P = 50$ i calcula la distància $d$ al focus.
3. c) Comprova el resultat calculant el temps de viatge de cada ona.

En un canal d'ones del laboratori es fotografia una ona: les crestes apareixen en les posicions $0,5\ \text{m}$, $3\ \text{m}$, $5,5\ \text{m}$ i $8\ \text{m}$, i la seva alçària màxima sobre el nivell en calma és de $0,3\ \text{m}$. A més, s'observa que per un punt del canal passen $4$ crestes cada segon. La figura mostra la fotografia de l'ona amb les posicions de les crestes.

1. a) Determina la longitud d'ona a partir de les posicions de les crestes.
2. b) Indica l'amplitud de l'ona.
3. c) Calcula la freqüència i la velocitat de propagació.

Vols mesurar la velocitat de les ones en una cubeta d'aigua del laboratori i disposes d'un regle, un cronòmetre i un vibrador que genera ones.

1. a) Explica quines dues magnituds mesuraries i com ho faries amb aquest material.
2. b) Amb el vibrador en marxa comptes $20$ oscil·lacions en $8\ \text{s}$ i mesures $0,4\ \text{m}$ entre dues crestes: calcula la freqüència i la velocitat de propagació.
3. c) Indica una font d'error de la teva mesura i una manera de reduir-la.