Estudio didactico de movimientos ondulatorios

J. Flores, A. Adan, J. Sanz, C. Villarrubia, M. Ortega,
J.P. Rozas, E. Domínguez, I. Sanchez , J. Bravo, F. Ruiz, J. Ruiz.
Escuela Universitaria de Informatica, Universidad de Castilla-la-Mancha
España


Introdución

Las facilidades proporcionadas por los ordenadores han sido muy utilizadas para el estudio del movimiento ondulatorio mediante simulaciones con diversas presentaciones graficas. El tema se presta a ello por las facilidades de calculo y presentación que permiten al ordenador simular interferencias, difracción, óptica geometrica, etc. Sin embargo, no son tan abundantes las propuestas de experiencias que utilicen los recursos que proporciona actualmente el control de procesos por ordenador.

El objetivo de la instalación motivo de este trabajo es permitir el estudio de los fenómenos ondulatorios en las tres dimensiones del espacio e incluso observar la evolución temporal de estos procesos en todos los puntos de una zona espacial determinada.

Descripción de la instalación

La instalación que vamos a describir y que hemos puesto a punto permite obtener datos de ondas acústicas en cada uno de los puntos de una red tridimensional en todo momento sin necesidad de llenar el espacio de micrófonos. La idea es repetir exactamente la misma experiencia en períodos iguales de tiempo tantas veces como sea necesario y, en cada uno de estos períodos de tiempo, realizar la observación colocando el micrófono en un punto diferente de la red.

Para la captación de datos en cualquier punto se utiliza un micrófono M1. Este micrófono esta sujeto en el extremo útil de un robot de coordenadas cartesianas que hemos construido en nuestro laboratorio. El micrófono M1 comienza a tomar datos y se mantiene adquiriendo datos el tiempo que se desee. Repitiendo este proceso descrito para todos los puntos del espacio correspondientes a los nudos de una red tridimensional se obtiene una colección de datos equivalente a la que se obtendría con una gran colección de micrófonos situados en las mismas posiciones y haciendo las medidas de una sola vez.Una vez realizada la adquisición de los datos, estos se pueden presentar en forma de mapas con distintos tonos de gris o en color que representan imagenes instantaneas producidas en los distintos planos en que se puede seccionar el espacio estudiado. Es muy interesante observar la secuencia de imagenes sucesivas en el tiempo para una sección concreta del campo observado. El aspecto de estas imagenes animadas recuerda a las observaciones obtenidas en las cubetas de ondas en agua. La diferencia importante es que, en este caso, se esta observando como evoluciona en el tiempo cualquiera de las secciones del espacio que se desee y no solamente la sección que incluye a las fuentes.

Experiencia ilustrativa

Como ilustración del funcionamiento de la instalación descrita se muestra una experiencia sencilla que permite observar las peculiaridades de esta tecnica, los matices que permite reconocer y las dificultades que inicialmente presenta.

Este ejemplo nos presenta como es posible ver lo que ocurre en un instante dado en todo el espacio tridimensional. La experiencia observada es de interferencias. La figura muestra una imagen obtenida mediante altavoces que emiten en oposición de fase.

Figura 1 - Interferencias de ondas mediante dos micrófonos en oposición de fase