PhysicsWaves for iOS

Descripción

La aplicación Waves consta de una colección de cinco simulaciones diferentes que se ocupan de las ondas viajeras, las ondas estacionarias y los latidos. Hay dos simulaciones de ondas viajeras diferentes, una para ondas transversales y otra para ondas longitudinales. También hay dos simulaciones para ondas estacionarias, una para ondas transversales y otra para ondas longitudinales.

Simulación 1 - Ondas Viajeras Transversales. Se muestran dos ondas viajeras independientes. Puede ajustar la amplitud y la frecuencia de cada una de las ondas individualmente. Esto simula el movimiento de las ondas que viajan a lo largo de las cuerdas, por lo que también puede investigar cómo el ajuste de la tensión aplicada a una cuerda y/o el peso de la cuerda (a través de la masa por unidad de longitud) afecta la onda en esa cuerda.

Simulación 2 - Ondas Estacionarias Transversales. Este es un modelo de ondas estacionarias en una cuerda que está fija (en otras palabras, mantenida en su lugar) en ambos extremos. Un ejemplo de tal cuerda sería una cuerda de guitarra o una cuerda de piano. Con los botones, puede elegir entre mostrar la onda estacionaria fundamental (frecuencia más baja) o mostrar el segundo, tercero, cuarto o quinto armónico de la fundamental. Las frecuencias de los armónicos son múltiplos enteros de la frecuencia de la fundamental. Tenga en cuenta que la onda estacionaria es una superposición (suma) de dos ondas viajeras idénticas, una que se mueve hacia la derecha y otra hacia la izquierda. Debido a que la cuerda está fija en ambos extremos, las ondas estacionarias deben tener nodos (puntos de movimiento cero) en los extremos.

Simulación 3 - Latidos. El fenómeno de los latidos es otro ejemplo de superposición. En este caso, las dos ondas tienen frecuencias ligeramente diferentes, por lo que pasan gradualmente de estar completamente en fase entre sí (donde la onda resultante tiene una gran amplitud) a estar completamente desfasadas entre sí (donde la onda resultante tiene una gran amplitud). pequeña amplitud) para volver a estar en fase. El aumento y la disminución del volumen de la onda es a lo que nos referimos como latidos: la frecuencia de los latidos es igual a la diferencia de frecuencia entre las dos ondas individuales.

Simulación 4 - Onda viajera longitudinal. Esta es una simulación de cómo las ondas de sonido se propagan a través del aire. La parte superior de la pantalla muestra una representación transversal de la onda viajera, con la representación longitudinal debajo. La onda longitudinal se muestra pasando a través de una tubería, pero la tubería no es necesaria. El movimiento de los puntos representa el movimiento promedio de todas las moléculas de aire que están cerca de los puntos. Tenga en cuenta que no hay un flujo neto de moléculas de aire en ninguna dirección: las moléculas oscilan alrededor de una posición de equilibrio, en promedio, para transferir la energía de la onda a través del aire.

Simulación 5 - Ondas estacionarias longitudinales. Esta simulación muestra algunas de las diversas ondas estacionarias que pueden ocurrir en una tubería: este es un modelo de lo que sucede en instrumentos de viento como tubos de órgano, flautas, etc. Al igual que con la simulación 4, la parte superior de la pantalla muestra una representación transversal de la onda estacionaria, con la representación longitudinal que se muestra debajo. El extremo izquierdo de la tubería siempre está abierto en esta simulación y puede elegir entre dejar el extremo derecho abierto o cerrarlo. En un extremo abierto, las moléculas de aire pueden moverse libremente y la onda estacionaria tiene un antinodo (un punto de máximo desplazamiento desde el equilibrio) para el desplazamiento de las moléculas. En un extremo cerrado, las moléculas no tienen libertad para moverse, por lo que la onda estacionaria tiene un nodo para el desplazamiento de moléculas (es decir, las moléculas no se mueven allí). Esto conduce a diferentes condiciones de resonancia para la tubería, por lo que las frecuencias que producen ondas estacionarias en una tubería abierta son diferentes de las frecuencias que producen ondas estacionarias cuando la tubería tiene un extremo cerrado.