FENÒMENS
ONDULATORIS
|
|
Reflexió |
|
Quan una ona que es va propagant topa amb un medi que no la deixa passar,
l'ona es reflexa
Si ens fixem en la figura següent observem com l'ona arriba al punt
on la corda està fixada, i com no pot continuar porpagant-se, retrocedeix.
Però si inicalment la pertorbació
consistia en una separació de l'equilibri de la corda cap a un
costat, l'ona que retrocedeix consisteix en una separació de l'equilibri
dels punts de la corda cap al costat oposat. La velocitat de propagació
de l'ona és la mateixa però en sentit contrari.
L'ona inicial és anomenada ona incident i l'ona que retrocedeix
s'anomena ona reflectida.
|
L'ona reflexada i l'ona incident estan desfassades en
radians. L'explicació d'aquest desfassament l'hauríem
de buscar en la tercera llei de Newton,
donat que en arribar l'ona a la pared, aquesta ha de respondre amb
una força igual però de sentit contrari . |
Què passaria però si la corda estés unida per mitjà
d'un nus mòbil?.

Imatge realitzada pel Dr.
Daniel A. Russell
|
El fet de que l'extrem sigui mòbil, permet a
l'ona arribar en el seu punt de màxima amplitud. Torna al punt
d'equilibri pel seu propi pes i això deixa continuar l'ona
amb la mateixa velocitat que la incident i en fase. |
|
Refracció |
|
Quan una ona topa amb un medi que si que la deixa passar però
que té diferents característiques que el medi pel qual es
propagava prèviament, l'ona canvia de velocitat en passar al nou
medi i diem que es refracta. De la primera ona en diem ona incident
i de l'ona que es propaga en el segon medi en diem ona refractada.Part
de l'ona, però, també es reflexarà.
Un exemple pot ser el d'una corda de característiques
determinades unida a una altra corda de major densitat, i que per
tant constitueix un medi on l'ona es transmetrà amb menor velocitat.
Enviem un pols a través de la
primera i observem com a través de la segona corda es transmet
amb menor velocitat. Per altra banda el pols també és
reflexat i retrocedeix en oposició de fase amb l'ona incident. |
|
En aquest segon exemple la situació és
contrària a la primera. L'ona passa d'una corda de major densitat
a una de menor, és a dir, passa d'un medi de poca velocitat
a un medi on tindrà més velocitat. Ens fixem ara que
l'ona reflexada retrocedeix en fase amb l'ona incident |
|
|
Difracció |
|
Aquest és un fenòmen exclusiu de les ones. Un punt material
no es pot difractar. Si observem difracció és segur que
estem davant d'una ona. Per altra banda és característic
d'ones bidimensionals i tridimensionals.
|
Primer ens hem de fixar que les ones superficials, en
anar-se propagant van perdent corvatura, fins que al final podríem
inclús considerar que l'ona és plana. Per altra banda,
l'energia que ha provocat l'ona superficial, és a dir l'energia
de la pertorbació inicial, s'ha de repartir cada vegada per
un front d'ones més ampli,
de forma , que l'energia per unitat de superfície és
cada vegada menor. |
Si intercalem una escletxa o ranura en el pas de les
ones, i aquesta és suficienment gran, l'ona continua propagant-se
sense experimentar cap canvi. |
|
Si l'escletxa és mes petita que la longitud d'ona
de l'ona que s'està propagant actua com si es creés
un nou focus amb la mateixa energia que la pertorbació inicial.
Per tant la forma dels fronts d'ona torna a ser més circular
i els rajos corresponents canvien de direcció. Aquests és
el fenòmen que entenem com a difracció. És
a dir una ona és capaç de canviar la seva direcció
de propagació per tal de salvar un obstacle. |
|
Aquest fenòmen no és possible per cap punt material que
no sigui una ona. Així, si imaginem que tenim una pilota que la
tirem contra una pared que te un forat, o bé toparà amb
la pared i rebotarà, o bé passarà pel forat ,si l'encertem,
però no variarà la seva energia.

Imatge extreta de La
Baldufa
|
|
Sobreposició
d'ones |
|
Què succeeix quan dues ones avancen per la mateixa corda en sentit
contrari?. És a dir, què passa quan "xoquen" dues
ones?. Fixem-nos en la següent imatge. |
|
Dos polsos estan viatjant sobre una corda. Un s'està movent
cap a la dreta i l'altre cap a l'esquerra.Quan els dos polsos es
troben, es sobreposen i els desplaçament total al que estan
sotmeses les partícules de la corda és la suma dels
desplaçaments que provoquen cada un dels polsos.És
a dir, la pertorbació resultant és una separació
de l'equilibri dels punts de la corda igual a la suma de les separacions
produïdes per les dues ones separadament.
Tant en un cas com en l'altre, els dos polsos prossegueixen el
seu camí, i el fet que s'hagin trobat no en modifica el comportament
posterior, doncs continuen avançant independentment.
|
|
Per calcular la nova funció de l'ona que s'obté com a superposició
de les altres dues ones cal utilitzar el principi de superposició.
Així si: |
|
resultarà que la funció de l'ona total serà: |
|
|
|
|
|
|
|