FISICA | ONDAS CON UNA CUERDA | PHET SIMULATIONS

El día de hoy vamos a trabajar con una simulación para poder identificar los elementos de una onda y ver cómo podemos variarla.

Vamos a entrar a esta página, el link va a estar aquí en el video, abajito.

Y esto es como vamos a empezar, en primer lugar tenemos que ir a esta parte de abajo donde están los controles y donde dice amortiguación, bajarla a ninguna.

Eh, cosas que podemos arreglar, o sea, agregar reglas, líneas de referencia si es que la necesitamos y para comenzar a estudiar vamos a hacer clic acá donde dice sin extremo.

Eh, esta simulación me permite hacer ondas eh manuales, oscilares o solamente realizar pulsos y además modificar los extremos, si queremos extremo fijo, libre o sin extremo, en este caso vamos a trabajar con esta configuración.

Si yo tomo la herramienta de acá y la muevo hacia arriba, me puedo dar cuenta que todas estas pelotitas se mueven hacia arriba, si la muevo hacia abajo, también se mueven hacia abajo, en qué momento puedo generar una onda en el momento en que yo tomo esta herramienta y la muevo hacia arriba y hacia abajo, como pueden ver aquí, esto es una onda bastante fea, pero se entiende la idea porque esto es solamente manual.

Ahora, qué es lo interesante, lo interesante sería comenzar a realizar ondas que son más bonitas, como las que se estudian en el colegio, aquí estoy realizando un movimiento oscilatorio y si se pueden dar cuenta, en primer lugar, las pelotitas, guíense por esta verde, por ejemplo, estas pelotitas no se mueven de izquierda a derecha, simplemente se mueven hacia arriba y hacia abajo, sigan esta pelotita verde y se pueden dar cuenta de que nunca deja de moverse hacia arriba y hacia abajo y no lo hace hacia la izquierda y a la derecha.

Algo más que podemos agregar, acá abajo en los controles, además de amortiguación y tensión, me aparece amplitud y frecuencia, la amplitud que aparece acá definida son 0,75 cm.

Yo la voy a cambiar a 1 cm para que se puedan dar cuenta de que esto ahora va a aumentar, va a aumentar exactamente a 1 cm, si yo coloco mi regla aquí, justo en el cero, esta línea de referencia en el uno.

Aquí podemos darnos cuenta que las pelotitas no sobrepasan ese uno y hacia abajo lo mismo, de 0 a 1 tenemos 1 cm, por lo tanto, esta línea debería ser el límite para esas pelotitas, si coloco esta línea de referencia, me puedo dar cuenta que la onda ni por arriba ni por abajo supera ese 1 cm.

Y ahí podemos dar play para ir verificando, bueno, y además de esto le podemos modificar la amplitud, también podemos modificar la frecuencia.

Acá tengo una frecuencia en el control de 1,75 cm, le hago la pregunta ahora, si yo aumentara esta frecuencia a 3 Hz, por ejemplo, cómo cambiaría la onda, sería más, más abierta en su periodo, sería menos abierta en su periodo, se repetirían más estas figuras o se repetirían menos, esa es la pregunta a realizar.

Si le doy play ahora, podríamos verificar que al aumentar la frecuencia, tengo más ciclos de los que tenía anteriormente y por otro lado, si yo bajo esta frecuencia, no la voy a bajar tanto, 1 Hz.

Ahí tengo 1 Hz y ahora la onda pareciera demorarse más en realizar un ciclo, eh, cosas a considerar, esta línea de tendencia yo no la he movido y la onda sigue teniendo 1 cm de amplitud, a pesar de que cambié la frecuencia para la derecha y para la izquierda.

Lo mismo sucede con la amplitud, si yo cambio la amplitud ahora, por ejemplo, una amplitud más baja, eh, 0,5 la voy a bajar.

Podrían darse cuenta que la frecuencia tampoco cambia, ahora, cuál va a ser su trabajo de ahora en adelante, va a ser jugar con esta simulación para poder realizar cálculos de longitudes de onda y de velocidad.

Acá tengo otra herramienta que se llama cronómetro, cuál podría ser la tarea a realizar ahora es cuánto se demora la onda en realizar un ciclo.

Esto lo voy a poner un poquito más, ahí, entonces, si se pueden dar cuenta de la pelotita verde ahora está aquí, en esta línea de tendencia, que se llama línea de equilibrio.

Vamos a colocar mi regla aquí, aquí está la amplitud, la voy a colocar un poquito más abajo, ahí, justo con las pelotitas, eh, un ciclo corresponde a un movimiento de la onda, que sería uno hacia arriba, uno hacia abajo y vuelve a la posición de equilibrio, entonces, cómo podríamos calcular esto, el tiempo en que se demora en realizar, eh, una oscilación, doy play acá.

Nosotros vamos a dar play, como pueden ver, aquí el reloj no ha avanzado porque la onda no se está moviendo, entonces, nuestra tarea ahora es verificar cuándo esta onda, o sea, cuánto tiempo se demora esta onda en volver a estar como está ahora, o verificar cuándo esta onda llega a estar en este punto, que es cuando se cumple un ciclo.

Entonces, fíjense en esta pelotita verde, esta pelotita verde tiene que subir, bajar y volver a estar aquí, vamos a tomar el tiempo en que se demoran a hacer eso, aquí está arriba, se demoró 0,10 segundos, quizás un poquito más, ahora baja, alcanzo el valle y ahora tengo que esperar a que llegue nuevamente a la línea de equilibrio y que acá está marcado, son 0,5 segundos, si ustedes dividen esa una oscilación en 0,5 segundos, van a obtener que el valor de la frecuencia es exactamente 2 Hz y el periodo obviamente son 0,5 segundos.

Ahora, cómo podemos realizar el cálculo para la velocidad que lleva esta onda, necesito calcular la longitud de onda, para eso voy a tomar esta regla de acá, la voy a mover justo aquí marcando el cero, donde está la pelotita verde y tendría que verificar dónde está la onda aquí, digamos que si la muevo aquí, la longitud de onda está de 0 a 3 cm, más o menos, quizás un poquito más, dejémoslo en 3 cm, por lo tanto, la longitud de onda es 3 cm, la frecuencia son 2 Hz, es decir, la velocidad de esta onda va a ser eh, 1,5 cm por segundo.

Cómo calculamos eso, dividiendo, en este caso, la, perdón, multiplicando en este caso la longitud de onda por la frecuencia, y eso por ahora, su trabajo va a ser simplemente jugar con esto, eh, ver de qué se trata, si quieren pueden ingresar a los otros modos que hay aquí, por ejemplo, pulso, yo puedo hacer un clic, esto genera un pulso, pero que es más divertido si lo hago normal, un pulso, un pulso, puedo generar varios pulsos, e incluso puedo ahora colocar extremos fijos y aquí suceden cosas más interesantes, como que la onda se devuelve, puedo generar más y ver que no todo ocurre tan bonito como antes, eh, pero este va a ser su trabajo, ya, jugar con esto, por ahora lo único que necesito es que ustedes entiendan el video que realizamos y que le sepan calcular velocidades de onda en el momento en que se les presenta una simulación como esta, eh, los dejo, eh, con el link que está abajo, recuérdenlo para que podamos trabajar en clases con esto, adiós.