2. ¿QUE ES UNA ONDA?
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.
El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.
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.
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.
3. Figura Nº1: Pulso de onda moviéndose hacia la derecha sobre una cuerda tensa. Cuando el pulso llega al
soporte rígido, se refleja e invierte.
Por qué se produce una onda en una cuerda?
Cuando a una cuerda (o muelle) estirada o tensa, se le da una sacudida, como se ve en la figura 1
su forma variará con el tiempo de forma regular. La pequeña comba que se produce debido a la
sacudida experimenta en el origen, se mueve a lo largo de la cuerda en forma de pulso de onda.
El pulso de onda recorre la cuerda a una velocidad definida que depende de la tensión de la
cuerda y de su densidad lineal de masa (masa por unidad de longitud)
Como puede verse, las ondas se forman cuando la cuerda se somete a las
tensiones predichas por las ecuaciones de la izquierda, lo que se consigue
regulando la masa de la pesas que la mantienen tensa.
La densidad lineal de la cuerda es 0,55 g/m.
Aunque en esta experiencia se ha mantenido constante la longitud y se varía la
tensión, también pueden conseguirse ondas estacionarias variando la longitud de
la cuerda y dejando inalterada su tensión.
4. Clasificación de las ondas
Las ondas se clasifican así:
Ondas mecánicas: las ondas mecánicas necesitan un medio elástico
(sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un
punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio. Como en el caso
de una alfombra o un látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza, sin embargo
una onda se propaga a través de ella. La velocidad puede ser afectada por algunas
características del medio como: la homogeneidad, la elasticidad, la densidad y la temperatura.
Dentro de las ondas mecánicas tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de
gravedad.
Ondas electromagnéticas: las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin
necesidad de un medio, por lo tanto puede propagarse en el vacío. Esto es debido a que las
ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en
relación con un campo magnético asociado. Las ondas electromagnéticas viajan
aproximadamente a una velocidad de 300 000 km por segundo, de acuerdo a la velocidad
puede ser agrupado en rango de frecuencia. Este ordenamiento es conocido como Espectro
Electromagnético, objeto que mide la frecuencia de las ondas.
Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la
geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el vacío,
técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio, sino que en sí
mismas son alteraciones del espacio-tiempo.
Ondas unidimensionales: las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo
largo de una sola dimensión del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas.
Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos.
Ondas bidimensionales o superficiales: son ondas que se propagan en dos
dimensiones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por
ello, se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se
producen en una superficie líquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer una piedra
en ella.
Ondas tridimensionales o esféricas: son ondas que se propagan en tres dimensiones.
Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes
de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose
5. en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional. Son ondas tridimensionales las
ondas sonoras (mecánicas) y las ondas electromagnéticas.
Ondas longitudinales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio
se mueven o vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo,
un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.
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
en el agua o las ondulaciones que se propagan por una cuerda.
Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en ciclos repetitivos
por ejemplo una onda senoidal.
Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da aisladamente o, en el caso de
que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas
aisladas también se denominan pulsos.
EJEMPLOS
Ejemplos de ondas transversales: las olas en el agua, las ondulaciones que se propagan por una
cuerda, la luz…
Ejemplos de ondas longitudinales: las compresiones y dilataciones que se propagan por un muelle,
el sonido…
Ejemplos: Unidimensional: Onda transversal en una cuerda
Bidimensional: Olas concéntricas en la superficie de un estanque
Tridimensional: El sonido en el aire.
