Tema · 27 juegos

Ondas: qué viaja y a qué velocidad

Una onda lleva energía y una forma de un sitio a otro mientras el material solo va y viene. Su frecuencia, su longitud de onda y su velocidad están ligadas: v = f·λ, T = 1 ÷ f.

Juegos de este tema

27 juegos

JUEGA YA · 65

Pulso en la cuerda: ¿qué viaja en una onda?

Una onda transporta una forma y energía, mientras la cuerda solo sube y baja. Cronometra un pulso, mira cómo una cinta no se mueve del sitio, lee la amplitud, suma dos pulsos que se encuentran y atrapa un eco.

Qué es una ondaAmplitud
Jugar a Pulso en la cuerda
Velocidad de la onda
v = d ÷ t
Los pulsos se suman
y = y₁ + y₂

JUEGA YA · 68

Cubeta de ondas: cómo medir la longitud de onda

Una barra toca el agua 8 veces por segundo y envía ondas rectas por la cubeta. Cuenta los huecos entre crestas, lee una foto a mitad de tamaño, halla la velocidad con v = f·λ, frena las ondas en la parte poco profunda y cronometra su travesía.

Longitud de ondaMedir ondas
Jugar a Cubeta de ondas
Contar huecos
λ = d ÷ (n − 1)
Ecuación de ondas
v = f·λ

JUEGA YA · 70

Afinador de cuerdas: frecuencia y altura del sonido

La nota de una cuerda es su frecuencia, f = v ÷ (2·L). Halla la nota de una cuerda de guitarra, acórtala a la mitad para subir una octava, písala para dar otra nota, ténsala y mide una vibración, con un afinador para comprobarlo.

FrecuenciaSonido y tono
Jugar a Afinador de cuerdas
Frecuencia de una cuerda
f = v ÷ (2·L)
Octava
L ÷ 2 → 2·f

JUEGA YA · 73

Reloj de mareas: el periodo de las mareas

El mar de un puerto sube y baja con un periodo de unas 12 h 25 min. Mide cuatro mareas, halla la bajamar, cuenta pleamares en un día, descubre por qué la pleamar llega 50 minutos más tarde cada día y halla la longitud de onda de la marea.

PeriodoMareas
Jugar a Reloj de mareas
Periodo
T = 12 h 25 min
Longitud de onda
λ = v·T

JUEGA YA · 76

Laboratorio del muelle: ondas transversales y longitudinales

Sacude un muelle de lado a lado y cada espira se mueve de través: una onda transversal. Empújalo y tira de él y cada espira se mueve a lo largo, agrupándose en compresiones: una onda longitudinal. Halla el ángulo del movimiento, la separación de las compresiones y su velocidad.

Transversales y longitudinalesMuelle
Jugar al Laboratorio del muelle
Velocidad de onda
v = f·λ
Compresiones
λ = v ÷ f

JUEGA YA · 77

Terremoto P y S: dos tipos de onda sísmica

Un terremoto envía una onda P longitudinal y rápida y una onda S transversal y más lenta. El retraso entre ellas dice a una estación a qué distancia ocurrió. Halla esa distancia, los tiempos de llegada, cómo sacude la onda S y su velocidad.

Transversales y longitudinalesTerremotos
Jugar a Terremoto P y S
Distancia
d = Δt ÷ (1/v_S − 1/v_P)
Retraso entre llegadas
Δt = d ÷ v_S − d ÷ v_P

JUEGA YA · 78

Sonda de eco: distancias a partir de ecos

Un eco es sonido que rebotó, así que recorre la distancia dos veces: d = v·t ÷ 2. Sondea el fondo del mar con un sonar, encuentra la polilla de un murciélago, cronometra el eco de un acantilado, mide la velocidad del sonido en el mar y localiza un banco de peces.

ReflexiónSonar y ecos
Jugar a Sonda de eco
Distancia
d = v·t ÷ 2
Tiempo del eco
t = 2d ÷ v

JUEGA YA · 79

Carambola de ondas: cómo se reflejan las ondas

Una onda sale de una pared con el mismo ángulo con que llegó. Un pulso en una cuerda vuelve invertido desde un extremo sujeto y derecho desde uno libre. Halla el ángulo de salida, apunta una carambola, predice cómo vuelve cada pulso y cronometra un viaje de ida y vuelta.

ReflexiónOndas y cuerdas
Jugar a Carambola de ondas
Ángulo de salida
θ_out = θ_in
Extremo fijo
y_back = −y

JUEGA YA · 80

Playa poco profunda: olas que se doblan

Las olas frenan en aguas poco profundas. Su frecuencia no cambia, así que su longitud de onda se acorta, y si llegan en ángulo se doblan: refracción. Halla la nueva longitud de onda, la frecuencia, el ángulo, la velocidad y la profundidad sobre un banco de arena.

RefracciónOlas del mar
Jugar a Playa poco profunda
Longitud de onda
λ₂ = λ₁·v₂ ÷ v₁
Ley de Snell
sin θ₁ ÷ sin θ₂ = v₁ ÷ v₂

JUEGA YA · 81

Pesca con arpón: la luz que se dobla en el agua

La luz va más despacio en el agua, así que se dobla al cruzar la superficie: n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂. Un pez parece menos profundo de lo que está. Halla la profundidad real de un pez, el ángulo de un láser en el agua, dónde apuntar, el índice de un líquido y el ángulo límite.

RefracciónLuz
Jugar a Pesca con arpón
Ley de Snell
n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂
Profundidad real
d = n·d_seen

JUEGA YA · 82

Dos altavoces: puntos fuertes y silenciosos

Dos altavoces que tocan la misma nota llenan una sala de puntos fuertes y silenciosos. Hay silencio donde uno está media onda más lejos que el otro: Δd = (n + ½)·λ. Halla puntos silenciosos y fuertes, una frecuencia, una longitud de onda y qué hace un altavoz invertido.

InterferenciaSonido
Jugar a Dos altavoces
Puntos silenciosos
Δd = (n + ½)·λ
Puntos fuertes
Δd = n·λ

JUEGA YA · 83

Afinador de pulsaciones: notas que vibran

Dos notas de tono cercano entran y salen de fase, así que el sonido crece y se apaga |f₁ − f₂| veces por segundo. Los afinadores escuchan cómo las pulsaciones se frenan y paran. Halla una frecuencia de pulsación, un reajuste, el tiempo entre pulsaciones, alta o baja y una diferencia de tono.

PulsacionesSonido
Jugar a Afinador de pulsaciones
Frecuencia de pulsación
f_b = |f₁ − f₂|
Tiempo entre pulsaciones
T_b = 1 ÷ f_b

JUEGA YA · 84

Bocana del puerto: olas que se abren

Las olas se abren al pasar por una abertura, sobre todo cuando mide más o menos una longitud de onda. Lejos de ella, la primera dirección en calma cumple sin θ = λ ÷ a. Halla direcciones en calma, la abertura que calma un barco, una longitud de onda y cuándo las olas llenan todo el puerto.

DifracciónOlas
Jugar a Bocana del puerto
Primera dirección en calma
sin θ = λ ÷ a
Longitud de onda
λ = v·T

JUEGA YA · 85

Rendija láser: luz que se abre

La luz que pasa por una rendija estrecha se abre en una franja brillante con franjas oscuras a los lados. La primera franja oscura está a y = λ·L ÷ a del centro. Halla una franja oscura, la anchura de la franja central, la anchura de una rendija, la longitud de onda de un láser y la segunda franja oscura.

DifracciónLuz
Jugar a Rendija láser
Primera franja oscura
y = λ·L ÷ a
Franja central
w = 2·λ·L ÷ a

JUEGA YA · 86

Paso de la ambulancia: el tono cambiante de la sirena

Una sirena en movimiento junta sus ondas sonoras por delante y las estira por detrás, así que suena más aguda al acercarse y más grave al alejarse: f' = f·v ÷ (v ∓ v_s). Halla el tono al acercarse y al alejarse, la velocidad de una ambulancia, la nota de una sirena y una octava.

Efecto DopplerSonido
Jugar a Paso de la ambulancia
Se acerca
f' = f·v ÷ (v − v_s)
Se aleja
f' = f·v ÷ (v + v_s)

JUEGA YA · 87

Pato nadador: ondas delante y detrás

Cada patada lanza un anillo desde donde está el pato, así que los anillos se apiñan delante y se separan detrás: λ' = (v ∓ v_s) ÷ f. Si va más rápido que sus ondas, el pato forma una ola de proa en V. Halla separaciones, una velocidad, un ritmo de pataleo y el ángulo de una ola de proa.

Efecto DopplerOlas
Jugar a Pato nadador
Separación de las ondas
λ' = (v ∓ v_s) ÷ f
Ola de proa
sin θ = v ÷ v_s

JUEGA YA · 88

Sonómetro: ¿cuánto es mucho ruido?

Los decibelios cuentan potencias de diez: L = 10·log(I ÷ I₀), así que cada 10 dB es diez veces la intensidad, y al doble de distancia suena unos 6 dB menos. Halla el nivel de diez altavoces, la bajada con la distancia, una razón de intensidades, un nivel y una distancia.

SonidoDecibelios
Jugar a Sonómetro
Nivel sonoro
L = 10·log(I ÷ I₀)
Distancia
I ∝ 1 ÷ r²

JUEGA YA · 89

Flauta de botella: notas de aire y agua

Una botella es un tubo cerrado por un extremo: su columna de aire contiene un cuarto de onda, así que f = v ÷ 4L. Si echas agua, la columna se acorta y el tono sube. Halla la nota de una botella, la nota tras echar agua, una longitud de columna, cuánta agua echar y la siguiente nota.

SonidoResonancia
Jugar a Flauta de botella
Tubo cerrado
f = v ÷ 4L
Notas más agudas
f_n = n·v ÷ 4L

JUEGA YA · 90

Taller de antenas: ¿cuánto mide una onda de radio?

La radio, el wifi y las microondas son ondas que viajan a 3 × 10⁸ m/s. Usa λ = c ÷ f para hallar sus longitudes de onda, dimensiona una antena de un cuarto de onda, separa los puntos calientes de un microondas y mira por qué las antenas de AM son tan altas.

Longitud de ondaOndas de radio
Jugar a Taller de antenas
Longitud de onda
λ = c ÷ f
Antena de cuarto de onda
L = λ ÷ 4

JUEGA YA · 91

Sonido a cámara lenta: una onda que puedes oír

El sonido es una onda de compresiones en el aire que viaja a 340 m/s. Ralentiza una nota para ver su longitud de onda y su periodo, y usa la velocidad del sonido para localizar una tormenta por su trueno y un acantilado por su eco.

Ondas sonorasLongitud de onda y periodo
Jugar a Sonido a cámara lenta
Longitud de onda
λ = v ÷ f
Distancia
d = v·t