La propagación de ondas en un medio sólido se puede simular utilizando una matriz de masas unidas por muelles (y en ciertas regiones, amortiguadores). Estas simulaciones son muy sencillas de implementar en un ordenador, basta simular la segunda ley de Newton, y conducen a resultados realmente espectaculares si incluimos obstáculos (regiones sin masas y muelles) o variaciones del índice efectivo de refracción (regiones donde cambie la masa en los nodos o la constante de Hooke de los muelles). Como ilustra la figura de arriba se puede simular la propagación de ondas mecánicas planas mediante la introducción de una oscilación forzada en las masas del extremo izquierdo de la matriz (se han introducido amortiguadores en los lados superior, inferior y derecho para evitar reflexiones no deseadas). Con un número suficientemente grande masas, que depende de la frecuencia de la señal armónica de excitación según el teorema del muestreo de Nyquist–Shannon, se logran simular efectos tan espectaculares como la reflección, refracción, difracción e interferencia de ondas. Si eres profesor de física y no te dan miedo los experimentos en el laboratorio de informática de tu centro, anímate, tus alumnos disfrutarán como críos y aprenderán mucha física. Por cierto, los profesores de física en carreras de informática no tienen excusa. El responsable de estas simulaciones es el argentino A. E. Dolinko de la Universidad Nacional de Rosario que ha publicado «From Newton’s second law to Huygens’s principle: visualizing waves in a large array of masses joined by springs,» Journal European Journal of Physics 30: 1217-1228, 8 September 2009. Un gran trabajo a imitar.
3 Comentarios
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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 26 septiembre, 2009
Categoría(s): Ciencia • Docencia • Física • Informática • Mecánica • Physics • Science
Etiqueta(s): Animación por ordenador, Ciencia, Difracción, Docencia, Experimento, Física, Física computacional, interferencia, Mecánica, Modelos de masas, muelles, Ondas, Refracción
⇦ No parece un telescopio pero permitirá escudriñar los confines del universo • El físico que mira el charco bajo la luz de una farola en una noche lluviosa (o de la observación al modelo y a la reproducción en laboratorio) ⇨
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⇦ No parece un telescopio pero permitirá escudriñar los confines del universo • El físico que mira el charco bajo la luz de una farola en una noche lluviosa (o de la observación al modelo y a la reproducción en laboratorio) ⇨
Muy buen trabajo, realmente de una gran valia.
Excelente trabajo de simulacion! tuve oportunidad de ver otros trabajos del Dr. Dolinko y son igualmente excelentes. Los recomiendo.
Excelente! Felicitaciones Andrew!