Movimiento Ondulatorio
INSTITUTO NACIONAL DE JALAPA
En física, se conoce como onda a la propagación de energía (y no de masa) en el espacio debido a la perturbación de alguna de sus propiedades físicas, como son la densidad,presión,campo eléctrico o campo magnético. Este fenómeno puede darse en un espacio vacío o en uno que contenga materia (aire,agua, tierra, etc.).
Las ondas se producen como consecuencia de oscilaciones y vibraciones de la materia, que se propagan en el tiempo según lo descrito por la Teoría de ondas, la rama de la física encargada de comprender dicho fenómeno, sumamente común en el universo.
si amarras un pedazo de cuerda y produce un movimiento hacia arriba y hacia abajo, este movimiento se desplaza a lo largo de toda la cuerda,mientras que sus puntos simplemente suben y bajan es decir la cuerda es el medio de propagación. Pulso de onda:pulso (perturbación) es lo que se desplaza a lo largo de toda la cuerda.
Tipos de onda
Podemos clasificar las ondas de acuerdo a distintos criterios.
Según el medio en que se propagan:
- Ondas mecánicas. Precisan de un medio elástico (Liquido,gaseoso,solido) y de condiciones determinadas de temperatura o presión para propagarse efectivamente. Por ejemplo: las ondas sonoras que se propagan por el aire o por el agua.
- Ondas electromagnéticas. No requieren de un medio porque se pueden propagar en el vacío. Por ejemplo: la luz.
- Ondas gravitacionales. Alteraciones del espacio-tiempo (recién confirmadas por la ciencia).
Según su periodicidad:
- Ondas periódicas. Presentan ciclos repetitivos.
- Ondas no periódicas. Presentan ciclos irregulares.
Según su dirección:
- Ondas unidimensionales. Se propagan a través de una sola dimensión en el espacio.
- Ondas bidimensionales. Se propagan a través de dos dimensiones y se suelen llamar también superficiales.
- Ondas tridimensionales. Se propagan en tres dimensiones y suelen llamarse esféricas.
Según el movimiento del medio:
- Ondas longitudinales. Las partículas del medio se mueven en la misma dirección en que se propaga la onda.
- Ondas transversales. Las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Partes de una onda
Una onda se compone de las siguientes partes:
- Cresta. Es el punto máximo en la ondulación.
- Valle. Es el punto más bajo de una onda (lo contrario de la cresta).
- Período. Es el tiempo que demora la onda en ir desde una cresta hasta la siguiente, o sea, en repetirse. Se representa con la letra T.
- Amplitud. Representa la variación máxima del desplazamiento, la distancia vertical entre la cresta y el punto medio de la onda. Se representa con la letra A.
- Frecuencia. Es el número de veces que la onda se repite en una unidad determinada de tiempo, razón por la cual se calcula según la fórmula f = 1/T. Se representa con la letra f.
- Longitud de onda. Es la distancia entre dos crestas consecutivas de la ondulación. Se representa con el símbolo λ (landa).
- Ciclo. Es la ondulación completa, de principio a fin.
¿Cómo se propagan las ondas?
Las ondas suelen necesitar de un medio material para propagarse, aunque algunas lo pueden hacer perfectamente en el vacío (dependiendo de la naturaleza de la onda).
Por ejemplo, las ondas electromagnéticas, que constituyen oscilaciones de los campos eléctricos y magnéticos y se desplazan a la velocidad de la luz, no requieren de un medio material para propagarse.
En cambio, las ondas mecánicas precisan de un medio físico para propagarse, como puede ser el agua, un metal o el aire. Por ejemplo, cuando arrojamos una piedra a un estanque, la piedra provoca una onda que se propaga a través del agua.
Experimentos
Ondas transversales y longitudinales- Las ondas transversales son aquellas que sus oscilaciones son perpendiculares a la dirección de su movimiento.
- Las ondas longitudinales son aquellas donde su desplazamiento está en la misma dirección que su movimiento se caracterizan porque el desplazamiento que generan está en la misma dirección que su movimiento.
- Podemos pensar en el movimiento de un muelle que se ha estirado y soltado. El aspecto clave aquí es que la dirección de oscilación se encuentra mucho más restringida y que el movimiento genera cambios de densidad (siempre que haya un medio material), ya que algunas regiones estarán más comprimidas o más estiradas. Consulta la siguiente figura para ver una representación visual de una onda longitudinal:
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Cuando una onda avanza
sobre la superficie de un líquido, las partículas de la superficie oscilan
armónicamente en dos direcciones perpendiculares: una oscilación se produce en la dirección del avance de la
onda y otra en la dirección perpendicular. La diferencia de fase entre estas dos
oscilaciones determina la forma de la onda (de las olas).
Las ondas que se generan al arrojar una
piedra a un estanque son bidimensionales: se expanden por una superficie. Las
ondas sonoras son tridimensionales: se
extienden en todas direcciones a partir del foco donde se generan.
Las
ondas que se forman en la superficie de un líquido son pues, de la misma naturaleza
(ondas transversales) que las se transmiten por una cuerda.
Cuando
una onda se propaga por la superficie de un líquido (medio), las partículas del
medio material vibran perpendicularmente en la dirección en que se propaga la onda, manteniendo su
posición, tal como se propaga una onda en una cuerda.
La
reflexión de una onda, no es más que el cambio de
dirección y de sentido que experimenta
una onda en el mismo medio, cuando incide sobre una superficie
reflectora. En donde: q1 = q2
Al
fenómeno, en el cual la onda enviada en forma oblicua a la superficie de separación
de los dos medios diferentes, cambia su dirección de propagación al penetrar en el otro medio,
en Física se conoce como REFRACCION DE UNA ONDA.
Cabe destacar que en la ocurrencia del
fenómeno de la refracción de una onda, se distinguen los siguientes elementos:
a) Onda
Incidente: son los frentes de ondas que se desplazan en el primer medio e inciden en la superficie
de separación de ambos medios.
c) Medio: sustancia
por donde se desplaza la onda o los frentes de ondas.
d) Frente de
Onda: cada pulso emitido.
e) Recta
Normal: es una recta imaginaria que surge perpendicularmente en el punto
donde incide el frente de onda incidente.
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