Cuando una perturbación se
produce en el tiempo, tenemos un movimiento oscilatorio u ondulatorio, pero si
esta perturbación se propaga en el espacio, tenemos una onda.
La propagación de las ondas es
un mecanismo para transmitir energía entre dos puntos sin que haya transporte
de materia.
Hay ondas que necesitan un
medio material de propagación, se denominan ondas mecánicas, como el sonido,
las ondas en el agua; existen ondas que no requieren medio alguno para
propagarse y transportan energía mediante campos eléctricos y magnéticos y se
pueden propagar en el vacío, son las ondas electromagnéticas.
PROPAGACIÓN DE UNA ONDA
Una onda puede interpretarse
mediante el modelo de la cadena lineal, que está compuesta de una serie de
partículas de igual masa, separadas de resortes también iguales. En realidad
estas partículas representan los átomos o moléculas del medio material y los
resortes son las fuerzas electromagnéticas que los unen. Como en la figura
siguiente.
Una onda se inicia desplazando
una o más partículas de su posición de equilibrio.
Se pueden presentar dos casos:
a)
Si el desplazamiento de la partícula inicial es
perpendicular a la cadena, las otras partículas oscilarán perpendicularmente a
la dirección de propagación de la onda, se tiene una onda transversal.
b)
Si el desplazamiento de la partícula inicial es paralelo
a la cadena, ya sea acercándola o alejándola de la partícula vecina, las otras
partículas oscilarán en la misma dirección en que viaja la onda, se tiene una
onda longitudinal.
Laboratorio
ondas en una cuerda:
ONDAS PERIÓDICAS
Cuando el movimiento
oscilatorio que produce una onda es periódico se dice que las ondas son
periódicas. Si el movimiento periódico es armónico simple la onda se denomina
armónica.
En una onda armónica, mientras
la fuente realiza una oscilación, en la cuerda se produce un ciclo o vibración.
Los puntos altos de la onda se llaman crestas, los bajos valles o vientres.
En todo movimiento periódico se
distinguen los siguientes elementos:
1.- La amplitud de la onda corresponde a la altura de
una cresta o la profundidad de un valle con respecto a la posición de
equilibrio de las partículas del medio.
2.- La longitud de onda, se
representa con la letra griega λ, es la distancia entre dos crestas
consecutivas o dos valles consecutivos. Cuando la onda se propaga, hay puntos
como el P y el Q - en la figura anterior – que en todo instante tienen el mismo
estado de vibración, se dice que están en fase, de esta forma se puede definir
la longitud de onda como la distancia entre dos puntos consecutivos del medio
de propagación que están en fase.
3.- La frecuencia es el número
de vibraciones en la unidad de tiempo, su unidad de medida es el Hertz (Hz) =
vib/s = s-1.
4.- El período, T, es el tiempo en el cual se produce una
vibración.
Como la onda se desplaza una
longitud de onda λ en un tiempo de un período T, y la velocidad de propagación,
v, es constante, tenemos:
v = λ/T
Todas las relaciones deducidas para el movimiento
armónico simple son válidas para las ondas armónicas.
ECUACIÓN DE ONDA
Con simulación:
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