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INTRODUCCIÓN
Es muy probable que alguna vez hayas estado por mucho tiempo
observando las ondas producidas sobre la superficie del agua en un
estanque, al lanzar un objeto o caer una gota sobre ella; o quizás el
movimiento de las olas del mar. La mayoría de fenómenos físicos, como
el sonido, la luz y los sismos, se producen porque algo que vibra en
algún lugar, genera ondas que viajan por un medio material o por el
espacio. En este mismo instante miles de ondas de radio, de televisión,
de radiación ultravioleta y pequeñas vibraciones sísmicas circulan a
nuestro alrededor.
Las comodidades con que contamos en nuestro diario vivir, como la
internet, telefonía móvil, televisión por cable, el horno microondas, los
teléfonos inalámbricos, entre otras, se deben a la aplicación, compresión
y buen uso que el hombre ha logrado del movimiento ondulatorio.
MOVIMIENTO ONDULATORIO
LAS
ONDAS
Se clasifican de
Acuerdo a
Se caracterizan por
Mecánicas
Naturaleza
de
La emisión
Período y
frecuencia
Experimentan
Fenómenos de
Reflexión
Longitud de onda
Electromagnéticas
Transmisión
Amplitud
Refracción
Transversales
Forma de
propagarse
Longitudinales
Velocidad de
propagación
Interferencia
Difracción
Sentido de
propagació
n
Viajeras
Estacionarias
Unidimensionales
Número de
direcciones
de
propagación
Bidimensionales
Tridimensionales
LAS ONDAS
Para explicar la formación de una onda, tomaremos como ejemplo las
“olas” humanas que se forman en los estadios de fútbol. Si has tenido la
oportunidad de estar en estadio, habrás notado que estas olas se forman
cuando una o varias personas se levantan de su silla y se vuelven a
sentar, realizando un movimiento vertical.
Este movimiento es imitado por las personas contiguas, propagándose a
todos los asistentes al estadio, si bien la ola se propaga por toda la
tribuna, las personas sólo se levantan y se sientan, pero no se mueven de
su puesto.
LAS ONDAS
Analicemos ahora el movimiento que se produce cuando se deja caer una gota
sobre la superficie del agua de un estanque. La gota produce una perturbación en
el agua (igual que la primera persona que se levanta y se sienta en el estadio),
que se propaga hasta la orilla del estanque en forma de círculos.
Aunque la propagación se mueve con determinada velocidad, las partículas del
agua no avanzan, simplemente se mueven hacia arriba y hacia abajo con respecto
a un punto de equilibrio. De acuerdo a todo lo anterior podemos definir lo que es
una onda:
Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material
o incluso en el vacío. A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que
pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante
El tipo de movimiento característico de las ondas se denomina movimiento
ondulatorio. Su propiedad esencial es que no implica un transporte de materia de
un punto a otro, las partículas constituyentes del medio se desplazan
relativamente poco respecto de su posición de equilibrio. Lo que avanza y
progresa no son ellas, sino la perturbación que transmiten unas a otras, el
movimiento ondulatorio supone únicamente un transporte de energía. Es claro
que se presentan dos tipos de movimiento, el de la partícula del medio que vibra y
el de la onda que se propaga.
CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS
Las ondas se clasifican de acuerdo a varios aspectos: según la naturaleza o
medio de propagación, según la forma de propagarse, según el sentido de
propagación y según el número de direcciones en que se propaga.
Según la naturaleza o medio de propagación, las ondas se clasifican en
mecánicas y electromagnéticas.
Las ondas mecánicas son aquellas que para propagarse necesitan de un
medio físico (sólido, líquido o gas), se basan en la elasticidad de la
materia. Ejemplos de este tipo de ondas son las ondas en el agua, el
sonido, ondas en una cuerda.
Las ondas electromagnéticas son aquellas que para poder propagarse no
necesitan un medio físico, estas ondas son creadas por campos
eléctricos y magnéticos variables con el tiempo. Ejemplos de estas
ondas son la luz visible, las ondas de radio, las señales de TV, los rayos
X; muchas de las cuales permiten el funcionamiento de algunos
adminículos por todos conocidos: el control de canales de TV para hacer
zapping, los TE celulares, Direct TV, internet por aire.
CLASIFICACIÓN D ELAS ONDAS
ONDA MECÁNICA
ONDA
ELECTROMAGNÉTICA
CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS
Según la forma de propagarse, las ondas se clasifican en transversales y
longitudinales.
Las ondas transversales son aquellas que se caracterizan porque las partículas
del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda,
como ejemplo tenemos las ondas en una cuerda, las ondas en el agua, etc.
Las ondas longitudinales son aquella en las cuales la dirección de propagación
de la onda es paralela a la dirección de vibración de las partículas del medio,
ejemplo de este tipo de onda son el sonido, las ondas en un resorte, etc.
ONDAS TRANSVERSALES
ONDA LONGITUDINAL
CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS
Según el sentido de propagación las ondas se clasifican en viajeras y estacionarias.
Las ondas viajeras son aquellas ondas que se desplazan libremente por el medio. Por
ejemplo, si suponemos que una soga es tan larga como nosotros queramos, la onda que
generamos en esta, se propagará indefinidamente por la soga. Las ondas viajeras se
dividen en transversales y longitudinales.
Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda
llamados nodos, permanecen inmóviles. En este tipo de ondas, las posiciones donde la
amplitud es máxima se conocen como antinodos, los cuales se forman en los puntos
medios entre dos nodos. Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de onda y velocidad
avanzan en sentido opuesto a través de un medio se forman ondas estacionarias. Por
ejemplo, si se ata a una pared el extremo de una cuerda y se agita el otro extremo hacia
arriba y hacia abajo, las ondas se reflejan en la pared y vuelven en sentido inverso.
ONDA ESTACIONARIA
CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS
Por último, las ondas se pueden clasificar según el número de
direcciones en que se propaguen, en esta clasificación tenemos las
ondas unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales.
Las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de
una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las
cuerdas.
Las ondas bidimensionales se propagan en cualquiera de las direcciones
de un plano o de una superficie. Se denominan también ondas
superficiales y a este grupo pertenecen las ondas que se producen en la
superficie de un lago cuando se deja caer una piedra sobre él.
Finalmente, las ondas tridimensionales que se propagan en las tres
dimensiones del espacio, como por ejemplo la luz o el sonido
ELEMENTOS DE LAS ONDAS
http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/waves
/partsOfAWave/waveParts.htm#frequency
Oscilación o ciclo:
ciclo: Se le llama
también fase y viene a ser el
movimiento ordenado por una onda
comprendida entre dos puntos
consecutivos de posición semejante.
•Valle
Valle:
Valle: punto más bajo de la onda
• Cresta:
Cresta: punto más alto de la onda
•Longitud
Longitud de onda ( λ ): Espacio que
recorre una onda desde el inicio
hasta el final de una oscilación.
oscilación.
Distancia entre dos crestas o valles
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/oscilaci sucesivos.
sucesivos.
ones/circular/oscila1.htm
•Amplitud
Amplitud:
Amplitud: altura de la cresta o del
http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/wav valle.
valle.
es/introduction/introductionWaves.html
ELEMENTOS DE LAS ONDAS
Frecuencia ( f ): Número de oscilaciones por segundo.
Se mide en hertzios (Hz)
1 Hz = una oscilación en un segundo
Período ( T ): tiempo que tarda en tener lugar una vibración completa.
Por la propia definición, el período es el inverso de la frecuencia ((T = 1/f )
Ejemplo: Si un movimiento ondulatorio tiene una frecuencia de 4 Hz,
cada vibración tardará en producirse 0’25 s. (1/4 s.)
Velocidad de propagación ( v ): velocidad a la que se propaga la onda.
– Recordamos que velocidad = espacio/tiempo, por lo que espacio =
velocidad x tiempo, de donde podemos deducir que longitud de
onda = velocidad x período
– Si tenemos en cuenta que período = 1/ frecuencia, podremos decir
que longitud de onda = velocidad / frecuencia, o lo que es lo
mismo, velocidad = longitud de onda x frecuencia
λ=v.T
λ=v/f
v =λ . f
VELOCIDAD DE UNA ONDA TRANSVERSAL
EN UNA CUERDA
Experimentalmente se puede demostrar de una manera
sencilla, que la velocidad de la onda depende sólo de la
tensión o fuerza ejercida sobre la cuerda y de la masa
de la unidad de longitud “
” de la cuerda.
µ
F = tensión
μ = masa por unidad de longitud
m
µ=
L
ONDAS VIAJERAS UNIDIMENSIONALES
Daremos a conocer la ecuación de una onda unidimensional.
A) Cuando la onda se propaga de izquierda a derecha.
t = tiempo
A = Amplitud
K=
2π
λ
= número de onda
ω = 2πf = frecuencia angular
ONDAS VIAJERAS UNIDIMENSIONALES
B) Cuando la onda se propaga de derecha a izquierda.
t = tiempo
A = Amplitud
2π
K=
λ
= número de onda
ω = 2πf = frecuencia angular
PROBLEMA No 1
Un pescador, en un bote anclado, observa que éste flota efectuando 10
oscilaciones completas en 8 s, y que se invierten 4 s, para que la cresta de la ola
recorra los 16 m de su bote. ¿Cuántas ondas completas existe en cualquier instante
a lo largo de la longitud del bote?
Solución
:
10
f =
Hz
8
d
16
v =
=
= 4m / s
t
4
Se sabe que
λ =
v
f
=
4
10
Como
8
el bote
pasará
a través
16
≈ 5 ondas
3 ,2
= 3,2 m
mide
16m,
de él será
el número
:
de ondas
que