1r ciclo Energía potencial gravitatoria en el movimiento ondulatorio

[juanji]

Hola buenas,

Aunque a nivel intuitivo entiendo que la energía transportada por un movimiento ondulatorio se reparte en energía cinética y energía potencial elástica y no en energía potencial gravitatoria, me gustaría poder explicar la ausencia de la gravitatoria mediante conceptos físicos. Es decir, ¿por qué si las partículas involucradas en un movimiento ondulatorio transmiten su energía cinética y potencial elástica a sus vecinas no transmiten la gravitatoria?

Como ya digo, intuitivamente, interpreto que es así pero no sé explicarlo correctamente en términos físicos. Agradecería cualquier ayuda.

Gracias.

[Richard R Richard]

Re: Energía potencial gravitatoria en el movimiento ondulatorio

a nivel intuitivo entiendo que la energía transportada por un movimiento ondulatorio se reparte en energía cinética y energía potencial elástica y no en energía potencial gravitatoria

si la gravedad actúa verticalmente y el movimiento ondulatorio es perpendicular osea se da solo en el plano horizontal, entonces lo que dices es cierto. Pero si hay algún cambio en la cota de altura durante movimiento entonces si entra en juego la energía potencial gravitatoria, acumulando energía al ascender y devolviendola al descender.

, me gustaría poder explicar la ausencia de la gravitatoria mediante conceptos físicos.

La fuerza de gravedad es una fuerza conservativa, esto quiere decir que realiza trabajo cuyo parámetro inicial y final es la altura, si la diferencia de alturas en los instantes estudiados es nula , el trabajo realizado por esa fuerza en nulo y entonces el aporte o extracción de energía potencial al sistema es nulo.

Es decir, ¿por qué si las partículas involucradas en un movimiento ondulatorio transmiten su energía cinética y potencial elástica a sus vecinas no transmiten la gravitatoria?

No esta muy clara la formulación de la pregunta, te respondo a lo que creo se orienta, que si el movimiento ondulatorio es horizontal, todas las particulas involucradas en el movimiento, tienen la misma energía potencial gravitatoria, y al no haber desequilibrio de alturas, no pueden transmitirse esa interacción entre ellas.

Solo habiendo una diferencia de alturas en algún punto de la trayectoria del movimiento es posible que las partículas cedan o adquieran la energía potencial a sus vecinas, cuando el peso de estas realiza trabajo sobre el sistema, siempre el trabajo de la Fuerza peso es igual y de signo contrario a la variación de energía potencial gravitatoria.

[juanji]

Re: Energía potencial gravitatoria en el movimiento ondulatorio

Sí, interpretaste bien mi duda.

Entonces, en el caso de que el movimiento ondulatorio sea horizontal, como por ejemplo en el caso de la onda que se transmite en una cuerda, como cada partícula experimentará la misma variación de altura no se transmite energía potencial gravitatoria. ¿Es correcto? Y disculpa una pregunta más ¿no ocurriría lo mismo con la energía potencial elástica ya que cada partícula experimentaría de media la misma elongación?

Gracias y un saludo.

[Richard R Richard]

Re: Energía potencial gravitatoria en el movimiento ondulatorio

Entonces, en el caso de que el movimiento ondulatorio sea horizontal, como por ejemplo en el caso de la onda que se transmite en una cuerda, como cada partícula experimentará la misma variación de altura no se transmite energía potencial gravitatoria. ¿Es correcto?

Si la vibracion esta en el plano horizontal, toda la cuerda esta a la misma altura, por lo que ninguna parte de ella cederá energía potencial gravitatoria y no puede alterar el estado de movimiento de la cuerda,

Y disculpa una pregunta más ¿no ocurriría lo mismo con la energía potencial elástica ya que cada partícula experimentaría de media la misma elongación?

Pero aqui la vibración ocurre dentro del plano horizontal,

si la onda es transversasl cada particula vibra perpendicularmente a la dirección de la cuerda, y de ese modo interactua con las partículas adyacentes, que por lo general no tendran la misma elongación $y(x-\Delta x,t)\neq y(x,t)\neq y(x+\Delta x,t)$ y como bien dices dentro de ciertos limites su media tiene la misma elongación, pero no todas tienen la misma elongación instantánea al mismo tiempo. Esto significa que no están en sincronía, pues su elongación es función de la posición x y del tiempo.

Y si por otro lado se trata de una vibración unidireccional, es directamente la partícula la impulsora de las adyacentes, y podemos considerar a cada partícula como un muelle unido a una pequeña masa diferencial, donde el cambio de la posición de cada pequeña masa altera a las inmediatas anteriores y posteriores.

[arivasm]

Re: Energía potencial gravitatoria en el movimiento ondulatorio

Un par de apuntes rápidos: en un oscilador armónico vertical la existencia o ausencia de gravedad sólo desplaza la posición de equilibrio. Por lo demás, las características de las oscilaciones son idénticas. Con esto quiero decir que el término gravitatorio está "anulado" por parte del elástico.

Segundo: hay ondas en las que sí la energía potencial gravitatoria juega un papel importante. Las ondas en los líquidos son un ejemplo.

[juanji]

Re: Energía potencial gravitatoria en el movimiento ondulatorio

Buenos días,

Ayer quería agradecer a Richard (que, evidentemente, lo voy a hacer hoy) por toda su ayuda pero se me hizo muy tarde y antes quería confirmar si había acabado de entender bien su explicación. A la interpretación de su respuesta le añado lo que el compañero arivasm ha comentado por si alguien puede confirmar mis conclusiones.

En primer lugar, cometí un error cuando interpreté la primera respuesta de Richard. El se refería a que cuando el movimiento es ondulatorio transversal pero con el eje de vibración perpendicular a la gravedad al encontrase todos los puntos a la misma altura no existe variación de energía potencial que se pueda transmitir. Lo que yo interpreté de forma errónea es que él se refería a una onda transversal con el eje de vibración paralelo a la gravedad (apliqué el término movimiento horizontal solo a la dirección de propagación) y entendí también de forma errónea que como todos los puntos experimentaban la misma variación de altura no se producía transmisión de energía gravitatoria.

Por otro lado, la transmisión de energía potencial elástica se produce tanto cuando el eje de vibración es perpendicular como cuando es horizontal a la gravedad. La transmisión se produce ya que la elongación de la partícula es función de la posición y del tiempo con lo que su desplazamiento afecta al a vecindad adyacente.

Finalmente, de lo aportado por arivasm concluyo que cuando la vibración es vertical y por lo tanto habría transmisión de energía potencial gravitatoria ésta queda anulada por la elástica pues su único efecto es el de desplazar el punto de equilibrio de la vibración. Este, creo, es el motivo por el que en los estudios que he consultado sobre la energía potencial gravitatoria del movimiento ondulatorio en casos generales solo aparecen el término cinético y elástico. De lo último expuesto, es una excepción las ondas de líquidos en los que por su particularidad sí se produce transmisión de energía potencial gravitatoria.

Agradecería una última confirmación de mis conclusiones para tranquilidad de mi inseguro espíritu intelectual

Saludos.

[arivasm]

Re: Energía potencial gravitatoria en el movimiento ondulatorio

...cuando la vibración es vertical y por lo tanto habría transmisión de energía potencial gravitatoria ésta queda anulada por la elástica pues su único efecto es el de desplazar el punto de equilibrio de la vibración. Este, creo, es el motivo por el que en los estudios que he consultado sobre la energía potencial gravitatoria del movimiento ondulatorio en casos generales solo aparecen el término cinético y elástico.

Correcto.

De lo último expuesto, es una excepción las ondas de líquidos en los que por su particularidad sí se produce transmisión de energía potencial gravitatoria.

Efectivamente. La idea respecto de esto último sería parecida a esto: imaginemos que en un instante determinado tenemos en un líquido una "montaña" (algo así como lo que solemos ver en las fotografías de la superficie de un líquido inmediatamente después de que una gota caiga sobre él). Evidentemente la energía potencial gravitatoria de esa configuración es la que se trasladará al resto del líquido mediante la onda correspondiente.

[juanji]

Re: Energía potencial gravitatoria en el movimiento ondulatorio

Todo aclarado.

Richard y arivasm, muchas gracias a los dos por vuestra ayuda y paciencia.

Saludos!!!