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Math 6 · Ciencias
Capítulo: Fuerzas, tercera ley de Newton y conservación de la energía · Tercera ley de Newton y transferencia de energía

Ondas transversales y longitudinales

Liam está en la playa del lago Míchigan y ve cómo las olas llegan una tras otra a la orilla. Un corcho flota cerca y solo sube y baja. Si el agua no viaja con la ola, ¿qué es lo que llega a la playa? Al final de esta página lo sabrás.

Qué es una onda

Una onda es una perturbación que viaja y transfiere energía de un lugar a otro. Piensa en una cuerda atada a un poste. Si sacudes un extremo hacia arriba y hacia abajo, una onda recorre la cuerda hasta el poste.

Fíjate en un punto marcado de la cuerda. Sube, baja y vuelve a su lugar. No viaja hasta el poste. Lo que viaja es la perturbación, y con ella, la energía.

Una cuerda con una onda que viaja hacia la derecha y un punto marcado que solo sube y baja El punto solo sube y baja La onda viaja →
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¿Una onda transfiere energía, materia o ambas de un lugar a otro? Explica tu respuesta usando como ejemplo una cuerda que se sacude hacia arriba y hacia abajo.

¿Una onda transfiere energía, materia o ambas de un lugar a otro? Explica tu respuesta usando como ejemplo una cuerda que se sacude hacia arriba y hacia abajo.

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Liam sacude hacia arriba y hacia abajo un extremo de una cuerda larga, mientras el otro extremo está atado a un poste. Una onda viaja por la cuerda hacia el poste. (a)…

Liam sacude hacia arriba y hacia abajo un extremo de una cuerda larga, mientras el otro extremo está atado a un poste. Una onda viaja por la cuerda hacia el poste. (a) ¿En qué dirección se mueve la cuerda? (b) ¿En qué dirección viaja la energía de la onda? (c) ¿Qué tipo de onda es? Explica cómo lo sabes.

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Ondas transversales

En una onda transversal, las partículas del medio se mueven perpendicular (en ángulo recto) a la dirección en que viaja la onda. La cuerda sacudida hacia arriba y hacia abajo es un ejemplo. Las olas en la superficie del agua se parecen a una onda transversal (en realidad, las partículas de agua describen pequeños círculos).

Sus partes:

  • Cresta: el punto más alto de la onda.

  • Valle: el punto más bajo.

Onda transversal con una cresta, un valle, la longitud de onda y la amplitud señaladas cresta valle amplitud longitud de onda

La longitud de onda es la distancia entre dos crestas seguidas. La amplitud es qué tan alta es la cresta respecto a la posición de reposo. Con la misma longitud de onda, una onda de mayor amplitud lleva más energía.

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Define una onda transversal y una onda longitudinal. Da un ejemplo de cada una.

Define una onda transversal y una onda longitudinal. Da un ejemplo de cada una.

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Nombra las partes de una onda transversal llamadas cresta y valle. En una onda longitudinal, ¿cómo se llaman las regiones donde las partículas están juntas y donde están…

Nombra las partes de una onda transversal llamadas cresta y valle. En una onda longitudinal, ¿cómo se llaman las regiones donde las partículas están juntas y donde están separadas?

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Ondas longitudinales

Si empujas y jalas a lo largo un resorte (Slinky), las espiras se juntan y se separan. Es una onda longitudinal: las partículas vibran paralelo (en la misma línea) a la dirección en que viaja la onda.

  • Compresión: región donde las partículas están juntas.

  • Rarefacción: región donde están separadas.

Resorte con una onda longitudinal que muestra compresiones y rarefacciones compresión rarefacción compresión rarefacción

El sonido es una onda longitudinal. Una bocina empuja el aire y forma compresiones y rarefacciones que viajan hasta tu oído. Las partículas de aire vibran de ida y vuelta, y después de que pasa la onda vuelven más o menos a donde estaban.

Transversal Longitudinal
Vibración de las partículas Perpendicular a la dirección de la onda Paralela a la dirección de la onda
Partes Cresta y valle Compresión y rarefacción
Ejemplo Cuerda sacudida, olas Sonido, resorte empujado y jalado
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Una bocina reproduce una nota grave. Las partículas de aire cerca de la bocina se mueven de ida y vuelta y forman compresiones y rarefacciones que viajan hasta el oído…

Una bocina reproduce una nota grave. Las partículas de aire cerca de la bocina se mueven de ida y vuelta y forman compresiones y rarefacciones que viajan hasta el oído de Priya. Explica por qué es una onda longitudinal, indica la dirección en que vibran las partículas comparada con la dirección en que viaja la energía, y explica qué pasa con las partículas de aire después de que la onda pasa.

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Olivia empuja y jala a lo largo un extremo de un resorte largo de juguete (un Slinky) y, en una segunda prueba, lo sacude de lado a lado. Compara las dos pruebas. Para…

Olivia empuja y jala a lo largo un extremo de un resorte largo de juguete (un Slinky) y, en una segunda prueba, lo sacude de lado a lado. Compara las dos pruebas. Para cada una, dibuja o describe el movimiento de las espiras, nombra el tipo de onda, señala sus características (compresiones y rarefacciones, o crestas y valles) e indica la dirección de la transferencia de energía. Explica una manera en que las dos ondas se parecen.

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Longitud de onda, frecuencia y energía

La frecuencia es cuántas ondas pasan por un punto en cada segundo. Se mide en hertz (Hz): 1 Hz = 1 onda por segundo.

Con la misma longitud de onda, una onda de mayor amplitud transfiere más energía. Una ola grande golpea con más fuerza que una pequeña.

Practica★★☆Sin empezar
Una onda en un resorte estirado tiene crestas separadas $0.40\ \text{m}$. Ethan cuenta que $3$ crestas pasan por un punto cada segundo. (a) ¿Cuál es la longitud de onda?…

Una onda en un resorte estirado tiene crestas separadas $0.40\ \text{m}$. Ethan cuenta que $3$ crestas pasan por un punto cada segundo. (a) ¿Cuál es la longitud de onda? (b) ¿Cuál es la frecuencia en hertz? (c) Si la longitud de onda es la misma, ¿una onda con mayor amplitud lleva más o menos energía que una con menor amplitud?

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Vuelve a la playa

Mateo mira el corcho en el lago Míchigan. Sube y baja, pero casi no avanza. Eso indica que la materia (el agua) no viaja con la onda. La ola se parece a una onda transversal en la superficie, y lo que viaja es la energía.

Esa energía cruza el lago y llega a la orilla. Cuando la ola rompe, la energía se transfiere a la arena, a las piedras y al agua. Se convierte en movimiento, sonido y energía térmica (un poco de calor). Así responde a la pregunta del inicio: a la playa llega la energía.

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Un corcho flota en la superficie de un lago cerca de la orilla del lago Míchigan. Pasan olas y Mateo nota que el corcho sube y baja pero se queda más o menos en el mismo…

Un corcho flota en la superficie de un lago cerca de la orilla del lago Míchigan. Pasan olas y Mateo nota que el corcho sube y baja pero se queda más o menos en el mismo lugar. (a) Identifica el tipo de onda. (b) Explica qué indica el movimiento del corcho sobre si la materia viaja con la onda. (c) Describe cómo llega la energía de la onda a la orilla y qué pasa con esa energía cuando la ola rompe en la playa.

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Resumen

  • Una onda transfiere energía, no materia, de un lugar a otro.

  • En una onda transversal las partículas se mueven perpendicular a la dirección de la onda. Tiene crestas y valles.

  • En una onda longitudinal las partículas se mueven paralelo a la dirección de la onda. Tiene compresiones y rarefacciones. El sonido es de este tipo.

  • La longitud de onda es la distancia entre dos crestas; la frecuencia se mide en Hz.

  • Con la misma longitud de onda, mayor amplitud significa más energía.

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