Oscilaciones y Ondas

Oscilaciones y Ondas

Gorri Ochoa, José Antonio
Albareda Tiana, Alfons
Toribio Millán, Eliezer

Oscilaciones y ondas quiere ser un texto que inicie al estudiante en el conocimiento del modelo ondulatorio de una manera unificada. Su nivel va algo más allá del que es habitual en una física básica universitaria, pero puede ser seguido por un alumno de primer año de universidad de una carrera técnica o científica. Su contenido teórico se complementa con ejercicios, de los que se incluye el resultado, y con ejemplos desarrollados paso a paso.




ÍNDICE

• Oscilaciones libres. 
• Oscilaciones libres amortiguadas. 
• Oscilaciones forzadas. 
• Fenómenos ondulatorios. 
• Ondas transversales progresivas en una cuerda
• Ondas acústicas. 
• Ondas electromagnéticas. Ondas estacionarias. 
• Superposición de ondas Paquetes de ondas. 
• Interferencia y difracción. 

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ÍNDICE GENERAL

• Oscilaciones libres. Introducción. Movimiento armónico simple. Exponenciales complejos. Condiciones iniciales. Energía de un oscilador armónico. Oscilador mecánico. Un oscilador molecular. Oscilador eléctrico. Péndulo simple.
• Oscilaciones libres amortiguadas. Oscilador armónico amortiguado. Amortiguamiento débil. Casos sobreamortiguado y crítico. Caso sobreamortiguado. Amortiguamiento crítico. Energía de un oscilador débilmente amortiguado. Circuito RLC.
• Oscilaciones forzadas. Introducción. Principio de superposición: excitación armónica. Regímenes transitorio y permanente. Amplitud de la respuesta. Estudio de la fase. Impedancia de un oscilador. Intercambios de energía en un oscilador forzado. Estudio de la potencia absorbida en función de la frecuencia. Resonancia.
• Fenómenos ondulatorios. Descripción de una onda. Ecuación de onda unidimensional. Medios lineales: superposición de ondas. Ondas armónicas: notación compleja. Fase y velocidad de fase. Ondas en el espacio. Ondas planas. Ondas esféricas. Tipos de ondas.
• Ondas transversales progresivas en una cuerda. Ecuación de onda. Impedancia característica. Potencia suministrada a la cuerda. Cambio de medio de propagación. Transmisión y reflexión de una onda progresiva. Transmisión y reflexión de la energía de una onda progresiva.
• Ondas acústicas. Ondas longitudinales en un medio elástico lineal. Impedancia. Intensidad. Reflexión de una onda de presión. Ondas sonoras. Velocidad de fase del sonido. Audición. Nivel de intensidad.
• Ondas electromagnéticas. Ondas electromagnéticas en el vacío. Ondas electromagnéticas planas polarizadas en el vacío. Desde las ecuaciones de Maxwell en forma integral. Energía de una onda electromagnética. Vector de Poynting. Cantidad de movimiento de las ondas electromagnéticas. Presión de radiación. Propagación de ondas electromagnéticas en un medio dieléctrico. Índice de refracción. Ondas electromagnéticas en un medio conductor.
• Ondas estacionarias. Ondas estacionarias unidimensionales. Ondas en medios limitados. Energía en la ondas estacionarias.
• Superposición de ondas Paquetes de ondas. Introducción. Superposición de dos ondas armónicas que difieren en fase. Caso en que las dos ondas tengan la misma amplitud, A = A = A. Caso en que las dos ondas tengan distinta amplitud, A ??B. Caso particular: superposición de dos ondas armónicas con distinta frecuencia. Superposición de N ondas armónicas que difieren en fase. Superposición de N ondas armónicas con distinta frecuencia. Velocidades de fase y de grupo. Relación de dispersión. Incertidumbre en la definición de un paquete de ondas.
• Interferencia y difracción. Introducción. Interferencia de dos ondas: diagrama de fasores. Interferencia de ondas procedentes de N fuentes igualmente espaciadas. Difracción por una rendija.