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Ondas mecánicas: armónicas y estacionarias

Castilla y León · 2021 · Julio
Enunciado
Cuando una onda se propaga pasando de un medio A a otro medio B, su longitud de onda se reduce a la mitad. Razone cómo se modifican su velocidad de propagación y su periodo al pasar de A a B.
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Resultado
Al pasar de A a B el periodo (y la frecuencia) no cambia, y la velocidad de propagación se reduce a la mitad: TB=TAT_B = T_A, vB=vA/2v_B = v_A/2.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

La frecuencia (y, por tanto, el periodo) de una onda la fija el foco que la produce y no cambia al pasar de un medio a otro. Lo que depende del medio es la velocidad de propagación. Con v=λ/Tv = \lambda/T y TT constante, la velocidad cambia en la misma proporción que la longitud de onda.
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Desarrollo

Periodo. Cada punto de la frontera entre los dos medios vibra al ritmo de la onda que le llega desde A y, a su vez, hace vibrar a los puntos del medio B con ese mismo ritmo. Por eso la frecuencia, que la impone el foco emisor, es la misma en los dos medios, y también el periodo T=1/fT = 1/f:TB=TAfB=fAT_B = T_A\qquad\qquad f_B = f_AVelocidad. La velocidad de propagación es la distancia que avanza la onda en un periodo:v=λT=λ fv = \frac{\lambda}{T} = \lambda\,fComo el periodo no cambia y λB=λA/2\lambda_B = \lambda_A/2:vBvA=λB/TλA/T=λBλA=12⟹vB=vA2\frac{v_B}{v_A} = \frac{\lambda_B/T}{\lambda_A/T} = \frac{\lambda_B}{\lambda_A} = \frac{1}{2}\quad\Longrightarrow\quad v_B = \frac{v_A}{2}La velocidad de propagación depende de las propiedades del medio (elasticidad y densidad en una onda mecánica, índice de refracción en la luz): en el medio B la onda avanza a la mitad de velocidad y, como sigue vibrando al mismo ritmo, sus crestas quedan más juntas.
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Consejo

Al cambiar de medio la frecuencia nunca cambia: la marca el foco. Lo que cambian son la velocidad y la longitud de onda, siempre en la misma proporción (v=λfv = \lambda f).
Paso 1 de 3
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