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Introducción

Una onda, es la propagación de una perturbación en un medio ya sea material o inmaterial. En el proceso de propagación se transmite energía pero no se transporta masa.

Ondas mecánicas

Los medios materiales son tales como el agua, el aire, la naturaleza etcétera y el medio inmaterial es el vacío. Hoy en día existen muchísimas ondas que forman parte de nuestra vida cotidiana. Desde una onda de radio,hasta un microondas, pasando por las ondas que se crean en el agua cuando se cae algún objeto en ella. En este trabajo veremos las características, los tipos de ondas y mucho más.

Definición de onda

Clasificación de las ondas

Las ondas al igual que cualquier fenómeno se pueden clasificar a partir de distintos criterios, las ondas en particular se clasifican a partir de 3, estos son:

I. Según su naturaleza

a) Ondas mecanicas: son aquellas que necesitan un medio material para propagarse y existir.

b) Ondas Electromagnéticas: Son todas aquella ondas que no necesitan de un medio material para propagarse y existir, pueden hacerlo incluso en el vacío.

c) Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría misma del espacio-tiempo y es común representarlas viajando en el vacío, pero tampoco no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio.

II. Según su dirección

a) Ondas unidimensionales: 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. Sus frentes de onda son planos y paralelos.

b) Ondas bidimensionales o superficiales: son ondas que se propagan en dos direcciones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por lo que se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen en una superficie líquida en reposo cuando se deja caer una piedra en ella.

Ejemplo de ondas bidimensionales

c) Ondas tridimensionales o esféricas: son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas ya que sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las ondas electromagnéticas.

III. Según el movimiento de sus particulas

a) Ondas longitudinales: se caracterizan porque las partículas del medio se mueven o vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Las ondas sísmicas, las ondas sonoras y un muelle que se comprime dan lugar a una onda longitudinal.

b) Ondas transversales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las olas del mar, las ondas que se propagan en una cuerda y las ondas sísmicas S.

Ejemplo de ondas transversales y longitudinales

IV. Según su periocidad

a) Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en ciclos repetitivos como una onda senoidal.

b) Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da aisladamente o, en el caso de repetición, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Tambien se pueden denominar pulso

Características

Todo movimiento ondulatorio, al transmitirse presenta las siguientes características: La posición más alta con respecto a la posición de equilibrio se llama cresta. El ciclo es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta. La posición más baja con respecto a la posición de equilibrio se llama valle. El máximo alejamiento de cada partícula con respecto a la posición de equilibrio se llama amplitud de onda. El periodo es el tiempo transcurrido entre la emisión de dos ondas consecutivas. Al número de ondas emitidas en cada segundo se le denomina frecuencia. La distancia que hay entre cresta y cresta, o valle y valle, se llama longitud de onda. Nodo es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio. Elongación es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio.

Elementos de una onda

1. Cresta: La cresta es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de la onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo.
2. Período (T): El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.
3. Amplitud (A): La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.
4. Frecuencia (f): Número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de tiempo. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.
5. Valle: Es el punto más bajo de una onda.
6. Longitud de onda (\lambda): Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas consecutivas.
7. Nodo: es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.
8. Elongación (x): es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio.
9. Ciclo: es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta.
10. velocidad. velocidad] de propagación (v): es la velocidad a la que se propaga el movimiento ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su período.

Ondas. Reflexión y refracción

REFLEXIÓN: Se denomina reflexión de una onda al cambio de dirección que experimenta ésta cuando choca contra una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación. Si la reflexión se produce sobre una superficie rugosa, la onda se refleja en todas direcciones y se llama difusión.

En la reflexión hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo reflejado. Se llama ángulo de incidencia al que forma la normal con el rayo incidente y ángulo de reflexión al formado por la normal y el rayo reflejado.

Las leyes de la reflexión dicen que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión y que el rayo incidente, reflejado y la normal están en el mismo plano.

REFRACCIÓN: Se denomina refracción de una onda al cambio de dirección y de velocidad que experimenta ésta cuando pasa de un medio a otro medio en el que puede propagarse. Cada medio se caracteriza por su índice de refracción.

En la refracción hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo refractado. Se llama ángulo de incidencia al que forma la normal con el rayo incidente y ángulo de refracción al formado por la normal y el rayo refractado.

Cuando la onda pasa de un medio a otro en el que la onda viaja más rápido, el rayo refractado se acerca a la normal, mientras que si pasa de un medio a otro en el que la onda viaja a menos velocidad el rayo se aleja de la normal.

Movimiento de una onda sonora. Clicar la imagen para visualizar

Tipos de onda

-Según la dirección de vibración de las partículas y de propagación de la onda.

Longitudinales: Son aquellas en que las partículas vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda. Ej. El sonido, ondas sísmicas.

Transversales: Son aquellas en las que las partículas vibran perpendicularmente a la dirección en la que se propaga la onda. Ej. La luz, onda de una cuerda.

-Según la dimensión de propagación de la onda.

Unidimensionales: Las que se propagan en una sola dimensión. Ej. Vibración de una cuerda.

Bidimensionales: Las que se propagan en dos dimensiones. Ej. Onda en la superficie del agua.

Tridimensionales: Las que se propagan en tres dimensiones. Ej. Luz, sonido.

-Según el medio que necesitan para propagarse.

Mecánicas: Necesitan propagarse a través de la materia. Ej. El sonido, olas del mar.

Electromagnéticas: No necesitan medio para propagarse, se pueden propagar en el vacío. Ej. La luz, calor radiante.

Ondas sonoras

Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica ("oscila" una y otra vez mostrando cada cierto tiempo un aspecto similar al que tuvo el sistema previamente). Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica. Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la vibración a las moléculas cercanas, provocando un movimiento en cadena. Esa propagación del movimiento de las moléculas del medio, producen en el oído humano una sensación descrita como sonido.

Movimiento de una onda sonora. Clicar la imagen para visualizar

Modo de propagación

El sonido está formado por ondas mecánicas elásticas longitudinales u ondas de compresión en un medio. Eso significa que:

- Para propagarse precisan de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido) que transmita la perturbación (viaja más rápido en los sólidos, luego en los líquidos aún más lento en el aire, y en el vacío no se propaga). Es el propio medio el que produce y propicia la propagación de estas ondas con su compresión y expansión. Para que pueda comprimirse y expandirse es imprescindible que éste sea un medio elástico, ya que un cuerpo totalmente rígido no permite que las vibraciones se transmitan. Así pues, sin medio elástico no habría sonido, ya que las ondas sonoras no se propagan en el vacío.ç

- Además, los fluidos sólo pueden transmitir movimientos ondulatorios en que la vibración de las partículas se da en dirección paralela a la velocidad de propagación a lo largo de la dirección de propagación. Así los gradientes de presión que acompañan a la propagación de una onda sonora se producen en la misma dirección de propagación de la onda, siendo por tanto éstas un tipo de ondas longitudinales (en los sólidos también pueden propagarse ondas elásticas transversales).

Fuentes de información

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INTEF. Fenómenos ondulatorios. Consultado el 16 de mayo de 2014. En: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena11/4q11_contenidos_2a.htm

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