Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.
Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse.
Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse.
El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.
La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta -este es el foco de las ondas- y en esa partícula se inicia la onda.
La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio que rodea al foco con una velocidad constante en todas las direcciones, siempre que el medio sea isótropo ( de iguales características físico- químicas en todas las direcciones ).
Todas las partículas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar: recuerda la ola de los espectadores en un estadio de fútbol.
La forma de la onda es la foto de la perturbación propagándose, la instantánea que congela las posiciones de todas las partículas en ese instante.
Curiosamente, la representación de las distancias de separación de la posición de equilibrio de las partículas al vibrar frente al tiempo dan una función matemática seno que, una vez representada en el papel, tiene forma de onda.
Podemos predecir la posición que ocuparán dichas partículas más tarde, aplicando esta función matemática.
La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio que rodea al foco con una velocidad constante en todas las direcciones, siempre que el medio sea isótropo ( de iguales características físico- químicas en todas las direcciones ).
Todas las partículas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar: recuerda la ola de los espectadores en un estadio de fútbol.
La forma de la onda es la foto de la perturbación propagándose, la instantánea que congela las posiciones de todas las partículas en ese instante.
Curiosamente, la representación de las distancias de separación de la posición de equilibrio de las partículas al vibrar frente al tiempo dan una función matemática seno que, una vez representada en el papel, tiene forma de onda.
Podemos predecir la posición que ocuparán dichas partículas más tarde, aplicando esta función matemática.
El movimiento de cada partícula respecto a la posición de equilibrio en que estaba antes de llegarle la perturbación es un movimiento vibratorio armónico simple.
Una onda transporta energía y cantidad de movimiento pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.
Una onda transporta energía y cantidad de movimiento pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.
Veamos un ejemplo: la onda que transmite un látigo lleva una energía que se descarga al golpear su punta. Las partículas del látigo vibran, pero no se desplazan con la onda.
Las partículas perturbadas por la onda sufren unas fuerzas variables en dirección e intensidad que les producen una aceleración variable y un M.A.S.
Un impulso único, una vibración única en el extremo de una cuerda, al propagarse por ella origina un tipo de onda llamada pulso. Las partículas oscilan una sola vez al paso del pulso, transmiten la energía y se quedan como estaban inicialmente. El pulso sólo está un tiempo en cada lugar del espacio. El sonido de un disparo es un pulso de onda sonora.
Si las vibraciones que aplicamos al extremo de la cuerda se suceden de forma continuada se forma un tren de ondas que se desplazará a lo largo de la cuerda.Las partículas perturbadas por la onda sufren unas fuerzas variables en dirección e intensidad que les producen una aceleración variable y un M.A.S.
Pulso y tren de ondas
El movimiento de cualquier objeto material en un medio (aire, agua, etc) puede ser considerado como una fuente de ondas. Al moverse perturba el medio que lo rodea y esta perturbación, al propagarse, puede originar un pulso o un tren de ondas.Un impulso único, una vibración única en el extremo de una cuerda, al propagarse por ella origina un tipo de onda llamada pulso. Las partículas oscilan una sola vez al paso del pulso, transmiten la energía y se quedan como estaban inicialmente. El pulso sólo está un tiempo en cada lugar del espacio. El sonido de un disparo es un pulso de onda sonora.
Pulsa aquí y prueba a generar pulsos y ondas
En función del tipo de soporte que requieren para su propagación las ondas se clasifican en mecánicas y electromagnéticas. Las mecánicas requieren un medio elástico para propagarse y las electromagnéticas no, se pueden propagar en el vacío.
Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran perpendicularmente a la dirección de propagación las ondas se llaman transversales. Si vibran en la misma dirección se llaman longitudinales.
Tipos de ondas: ondas transversales y ondas longitudinales
Si las clasificamos en función de como vibran respecto a la dirección de propagación tenemos las ondas transversales y las longitudinales.
Aceptaremos que la forma de los pulsos no varía durante la propagación, lo cual sólo es sólo cierto para las ondas electromagnéticas propagándose en el vacío. Las demás ondas se atenúan.
Vamos a referirnos únicamente a ondas cuyos pulsos pueden ser descritos por las funciones matemáticas seno y coseno. Lamamos a estas ondas ondas armónicas. Las partículas del medio en que se propaga una ondas transversal (en este caso las de la cuerda) vibran perpendicularmente a la posición inicial de la cuerda, separándose de la posición inicial, subiendo y bajando con un movimiento vibratorio armónico simple.
La separación de la posición de equilibrio responde a la fórmula y(t )=A· sen (w t), donde A es la amplitud o separación máxima. La velocidad de vibración de las partículas es variable ( v=A ·w·cos wt ), perpendicular a la dirección de propagación y diferente de la velocidad de propagación del pulso (V) que es constante.
Las ondas tranversales tienen crestas y valles y las longitudinales tienen compresiones y dilataciones. En los dos tipos de ondas una partícula siempre se separa armónicamente de la posición de equilibrio.
Si una onda interfiere con otra en determinados puntos puede ocurrir que se anule la vibración formándose un nodo (mira el dibujo animado del inicio de la página que representa la onda estacionaria en una cuerda).
Las ondas longitudinales (como las del sonido) se propagan en medios con resistencia a la compresión (gases, líquidos y sólidos) y las transversales necesitan medios con resistencia a la flexión, como la superficie de un líquido, y en general medios rígidos. Los gases y los líquidos no transmiten las ondas transversales.
Pulsa aquí para ver la relación entre la longitud de onda y la frecuencia
Las ondas viajeras a lo largo de una cuerda son ondas unidimensionales y, como todas las ondas, realizan una transmisión de energía y cantidad de movimiento sin transporte de materia.
Cuando dos ondas se cruzan se producen los fenómenos de interferencia que afectan a las partículas que están en el cruce pero no a las ondas, de manera que cada una sigue su camino sin alterar ninguna de sus características ni el valor de la energía transportada.
Vamos a referirnos únicamente a ondas cuyos pulsos pueden ser descritos por las funciones matemáticas seno y coseno. Lamamos a estas ondas ondas armónicas. Las partículas del medio en que se propaga una ondas transversal (en este caso las de la cuerda) vibran perpendicularmente a la posición inicial de la cuerda, separándose de la posición inicial, subiendo y bajando con un movimiento vibratorio armónico simple.
La separación de la posición de equilibrio responde a la fórmula y(t )=A· sen (w t), donde A es la amplitud o separación máxima. La velocidad de vibración de las partículas es variable ( v=A ·w·cos wt ), perpendicular a la dirección de propagación y diferente de la velocidad de propagación del pulso (V) que es constante.
Las ondas tranversales tienen crestas y valles y las longitudinales tienen compresiones y dilataciones. En los dos tipos de ondas una partícula siempre se separa armónicamente de la posición de equilibrio.
Si una onda interfiere con otra en determinados puntos puede ocurrir que se anule la vibración formándose un nodo (mira el dibujo animado del inicio de la página que representa la onda estacionaria en una cuerda).
Las ondas longitudinales (como las del sonido) se propagan en medios con resistencia a la compresión (gases, líquidos y sólidos) y las transversales necesitan medios con resistencia a la flexión, como la superficie de un líquido, y en general medios rígidos. Los gases y los líquidos no transmiten las ondas transversales.
Longitud de onda, frecuencia y periodo
Se define la longitud de onda, l, como la distancia que recorre el pulso mientras un punto realiza una oscilación completa. El tiempo que tarda en realizar una oscilación se llama periodo ( T ) y la frecuencia ( n ) es el número de oscilaciones (vibraciones) que efectúa cualquier punto de la onda en un segundo.Las ondas viajeras a lo largo de una cuerda son ondas unidimensionales y, como todas las ondas, realizan una transmisión de energía y cantidad de movimiento sin transporte de materia.
Cuando dos ondas se cruzan se producen los fenómenos de interferencia que afectan a las partículas que están en el cruce pero no a las ondas, de manera que cada una sigue su camino sin alterar ninguna de sus características ni el valor de la energía transportada.
Características de las ondas
Magnitudes y unidades S.I. que definen una onda son:
Elongación (y): Distancia de cada partícula vibrantea su posición de equilibrio (m).Amplitud (A): Distancia máxima de una partícula a su posición de equilibrio o elongación máxima (m).
Ciclo u oscilación: Recorrido de cada partícula desde que inicia una vibración hasta que vuelve a la posición inicial (m).
Longitud de onda (l): Distancia mínima entre dos partículas que vibran en fase, es decir, que tienen la misma elongación en todo momento (m).
Número de onda (n): Número de longitudes de onda que hay en la unidad de longitud (1/m). l= 1/n.
Velocidad de propagación (v): Velocidad con la que se propaga la onda. Espacio recorrido por la onda en la unidad de tiempo (m/s).
Periodo (T): 1) Tiempo en el que una partícula realiza una vibración completa. 2) Tiempo que tarda una onda en recorrer el espacio que hay entre dos partículas que vibran en fase (s). T=1/f.
Frecuencia (f): 1) Nº oscilaciones de las partículas vibrantes por segundo. 2) Nº oscilaciones que se producen en el tiempo en el que la onda avanza una distancia igual a l (Hz=ciclos/s). f=1/T.
La relación entre v, l, f y T es: l = v · T = v/f.
Elongación (y): Distancia de cada partícula vibrantea su posición de equilibrio (m).Amplitud (A): Distancia máxima de una partícula a su posición de equilibrio o elongación máxima (m).
Ciclo u oscilación: Recorrido de cada partícula desde que inicia una vibración hasta que vuelve a la posición inicial (m).
Longitud de onda (l): Distancia mínima entre dos partículas que vibran en fase, es decir, que tienen la misma elongación en todo momento (m).
Número de onda (n): Número de longitudes de onda que hay en la unidad de longitud (1/m). l= 1/n.
Velocidad de propagación (v): Velocidad con la que se propaga la onda. Espacio recorrido por la onda en la unidad de tiempo (m/s).
Periodo (T): 1) Tiempo en el que una partícula realiza una vibración completa. 2) Tiempo que tarda una onda en recorrer el espacio que hay entre dos partículas que vibran en fase (s). T=1/f.
Frecuencia (f): 1) Nº oscilaciones de las partículas vibrantes por segundo. 2) Nº oscilaciones que se producen en el tiempo en el que la onda avanza una distancia igual a l (Hz=ciclos/s). f=1/T.
La relación entre v, l, f y T es: l = v · T = v/f.
LONGITUD DE ONDA FRENTE A FRECUENCIA
Teoría
Se define la longitud de onda (l) como la distancia que recorre el pulso mientras una partícula del medio que recorre la onda realiza una oscilación completa.El tiempo que tarda en realizar la oscilación se llama período (T) y la frecuencia ( n) es el número de oscilaciones (vibracionescompletas) que efectúa cualquier partícula, del medio perturbado por donde se propaga la onda, en un segundo.
En el applet podemos comprobar que la longitud de onda y la freceuencia son inversamente proporcionales: si una aumenta la otra disminuye. La fórmula que relaciona ambas magnitudes es
l=v/n
que se puede deducir fácilmente. Para una propagación a v=cte, e=v·t y como el espacio recorrido en el tiempo de un período se llama longitud de onda tenemos l=v·T, y sustituyendo T por 1/nobtenemos la relación "longitud de onda inversa a frecuencia".Con el applet vemos una porción de onda detenida y congelada como en una instantánea fotográfica. Poniendo la frecuencia en su valor más bajo (todo hacia la izquierda) vemos tres ondas completas y un poco más. Si suponemos que eso se generó en un segundo tenemos tres oscilaciones por segundo y en ese tiempo se han originado tres ondas completas. Si el número de oscilaciones por segundo aumenta se generan más, pero la distancia que cubren es la misma (cubren la misma que las tres ondas anteriores) porque al propagarse a velocidad constante siempre recorrerán la misma distancia en el mismo tiempo.
Relación entre longitud de onda – frecuencia
La longitud de onda y la frecuencia son dos parámetros intimamente ligados. Cuando se trata el tema de transmisión de ondas de radio, se habla defrecuencia de emisión y frecuencia de recepción, empleando términos tales como Megahertz (Megaciclos) y Kilohertz (Kilociclos).
Ejemplos de ondas con diferente frecuencia. La longitud de onda de cada una es inversamente proporcional a lafrecuencia. Para comprender mejor el significado de loanterior, veamos el significado de los términos: longitud de onda y frecuencia.
Cuando el movimiento del medio (en este caso, la cuerda) es perpendicular a la dirección en que se propaga la onda, decimos que se trata de una onda transversal.
Las ondas que se producen en las cuerdas tensas de los instrumentos musicales y en las superficies de los líquidos son transversales.
También las ondas electromagnéticas que constituyen las ondas de radio y la luz son transversales.
Las ondas que se producen en las cuerdas tensas de los instrumentos musicales y en las superficies de los líquidos son transversales.
También las ondas electromagnéticas que constituyen las ondas de radio y la luz son transversales.
Onda transversal
No todas las ondas son transversales. En ciertos casos las partículas del medio se mueven de un lado a otro en la misma dirección en la que se propaga la onda. Las partículas se mueven a lo largo de la dirección de la onda en vez de hacerlo en sentido perpendicular. Una onda de este tipo es una onda longitudinal.
Las ondas sonoras son ondas longitudinales
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