Problema resuelto de Física: Ondas mecánicas: armónicas y estacionariasSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2023 · Junio
Comunitat Valenciana · 2023 · Junio
Enunciado
La figura muestra, en un instante fijo, una onda plana que incide desde la izquierda sobre una pared con un pequeño orificio y pasa a ser una onda circular. ¿Cómo se llama este fenómeno? Explica en qué consiste. ¿Qué magnitud física es la distancia d que se representa en la figura?Fotografía de una cubeta de ondas: a la izquierda, frentes de onda rectos que llegan a una pared con un pequeño orificio; a la derecha de la pared salen frentes circulares centrados en el orificio. La distancia d está marcada entre dos frentes circulares consecutivos
Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido
Resultado
Es la difracción: al atravesar un orificio de tamaño comparable a su longitud de onda, la onda se abre y se propaga detrás de la pared; por el principio de Huygens, el orificio actúa como un foco puntual de ondas circulares.
d es la longitud de onda λ, la distancia entre dos frentes (crestas) consecutivos.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1
Estrategia
Lo que se ve en la cubeta es lo que pasa cuando una onda se encuentra con un obstáculo o una abertura de tamaño parecido a su longitud de onda: deja de propagarse en línea recta y se abre. Para explicarlo basta el principio de Huygens. La distancia d se lee en la foto: va de un frente (una cresta) al siguiente.
2
Desarrollo
Nombre del fenómeno. Es la difracción. En qué consiste. La difracción es la desviación que sufre una onda al encontrar un obstáculo o una abertura, que le permite rodearlo y propagarse por detrás, en zonas a las que no llegaría si viajara en línea recta. Se aprecia sobre todo cuando el tamaño de la abertura es comparable a la longitud de onda (o menor), como aquí. Se explica con el principio de Huygens: cada punto de un frente de onda se comporta como un foco de ondas secundarias. La pared bloquea casi todo el frente plano y solo deja pasar los puntos del orificio; como el orificio es pequeño, es prácticamente un único foco puntual, y de él salen ondas circulares que se extienden en todas las direcciones del otro lado de la pared. La frecuencia y la longitud de onda no cambian: el medio es el mismo a los dos lados. La distancia d. Los frentes que se ven en la foto son crestas sucesivas de la onda, en un instante fijo. La distancia entre dos crestas consecutivas, es decir, entre dos puntos consecutivos que vibran en fase, es la longitud de onda:d=λ
3
Consejo
Los tres elementos valen lo mismo (0,5 cada uno): nombre, explicación y d. En la explicación, nombra el principio de Huygens y la condición de tamaño (abertura comparable a λ): es lo que distingue una respuesta completa de una descripción de la foto. No confundas la difracción con la refracción: aquí no hay cambio de medio, así que λ es igual a los dos lados de la pared.
Paso 1 de 3
¿Has terminado el problema?
¿Te atascas?Manda tu duda a tu profesor o al equipo, o pregunta a otros estudiantes en la comunidad.
