Energía de vibración

Published On Jun-10-2017

Transcripción

Uno de los aspectos más importante para que nos mantengamos con vida en el planeta Tierra, es nuestra alimentación; sin ella no podremos realizar nuestras actividades con eficiencia, es necesario saber qué comer y cuánto comer para no debilitarnos y en consecuencia enfermarnos.

Una situación similar ocurre con todos los fenómenos de la naturaleza que lleven consigo una actividad, para que ellos se ejecuten es necesario que algún agente los provoque ejerciendo una fuerza, ejecutando un trabajo o equivalentemente proporcionando una energía, de lo contario el fenómeno no ocurrirá. En la ley de conservación de la energía, el trabajo o actividad se transforma en energía y viceversa, la energía se transforma en trabajo. En torno a este principio funciona nuestro organismo y el de todos los seres vivos.

Si queremos producir sonido a partir de la vibración de una cuerda es necesario gastar cierta energía, la pegunta es cuánto es lo mínimo; tener respuesta es importante en el diseño de cualquier aparato que registre o reproduzca el sonido, o para diseñar las condiciones acústicas de un espacio.

Sabemos que la energía de un oscilador depende del cuadrado de la amplitud del oscilador, es de esperar que en una onda ocurra algo similar ya que está formada por un conjunto muy grande de partículas que oscilan al mismo tiempo. La energía promedio transmitida por una onda viajera de velocidad “v”, en una cuerda de masa “m”, oscilando con una amplitud A y frecuencia angular ω, está dada por la expresión

Figura 4.15. Energía de una onda viajera

Cuando se superponen dos ondas viajeras de sentido contrario de la misma amplitud y frecuencia en una cuerda elástica, las energías de estas ondas se superponen, resultando una onda de amplitud doble, y cada modo de vibración n tendrá una energía diferente correspondiente a ese modo de vibración dado por la expresión

Figura 4.16. Energía de los modos de vibración

Así, si estas ondas transmiten su vibración al aire, se producirán ondas de la misma frecuencia y energía. Puede ocurrir que en una cuerda se superpongan diferentes modos de vibración, así que la energía de una onda estacionaria que esté oscilando en dos o más modos, será la suma de las energías de los modos participantes como se muestra en esta ecuación

Figura 4.17. Energía total de una onda estacionaria

Y la cuerda al estar en contacto con el aire transmite esos modos de vibrar.

En conclusión, hemos aprendido en este video que el fenómeno ondulatorio en una cuerda es una manifestación de la energía de vibración de todas sus partes y que está relacionada con la amplitud máxima de sus vibraciones y también sabemos ahora que para una onda estacionaria la energía de la onda tiene un valor diferente dependiendo del modo en que esté vibrando.

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