El comportamiento de las ondas

Introducción En ocasiones durante su propagación, las ondas encuentran obstáculos en su camino o pasan de un medio a otro. Pero, ¿cuál es el comportamiento de las ondas cuando esto ocurre? Te invitamos a investigar.

Comportamiento ante un obstáculo Imagina que atas una cuerda de un extremo a un punto fijo y que sujetas el otro extremo con tus manos. Si generas un pulso a través de la cuerda, el extremo atado al punto fijo no podrá oscilar para propagar la energía. Así que dos cosas ocurren: Parte de la energía rebota en el punto fijo y regresa al punto de salida. Parte de la energía es absorvida por el punto fijo haciendolo vibrar. El pulso que se genera se le llama pulso incidente. Al pulso que regresa se le llama pulso reflejado.

Imagina que atas una cuerda de un extremo a un punto fijo y que sujetas el otro extremo con tus manos. Si generas un pulso a través de la cuerda, el extremo atado al punto fijo no podrá oscilar para propagar la energía. Así que dos cosas ocurren:

Parte de la energía rebota en el punto fijo y regresa al punto de salida.

Parte de la energía es absorvida por el punto fijo haciendolo vibrar.

Características del pulso reflejado El pulso reflejado tiene ciertas características en comparación con el pulso incidente. El pulso reflejado es invertido en relación al pulso incidente. La rapidez del pulso reflejado es igual a la rapidez del pulso incidente. El largo de onda del pulso reflejado es igual al largo de onda del pulso incidente. La amplitud del pulso reflejado es menor a la amplitud del pulso incidente.

El pulso reflejado tiene ciertas características en comparación con el pulso incidente.

El pulso reflejado es invertido en relación al pulso incidente.

La rapidez del pulso reflejado es igual a la rapidez del pulso incidente.

El largo de onda del pulso reflejado es igual al largo de onda del pulso incidente.

La amplitud del pulso reflejado es menor a la amplitud del pulso incidente.

¿Porqué un pulso invertido? Al pulso llegar al punto fijo, tratará de mover el punto en cierta dirección (si es una cresta, tratará de mover el punto hacia arriba y si es un valle tratará de mover el punto hacia abajo) a su vez el punto reaccionara haciendo lo contrario. Generando así que el pulso se invierta. Pulso incidente Pulso reflejado Pulso incidente Pulso reflejado Una cresta reflejará un valle. Un valle reflejará una cresta.

¿Porque la misma rapidez? El pulso reflejado tiene la misma rapidez que el pulso incidente debido a que ambos pulsos se propagan a través del mismo medio. Recordemos que las propiedades del medio determinan la rapidez de propagación. V = 0.5 m/s V = 0.5 m/s

¿Porqué el mismo largo de onda? Como el medio de propagación es el mismo, entonces cada partícula del medio oscilará con la misma frecuencia. Debido a que la rapidez de propagación permanece constante y esta es el producto de la frecuencia y el largo de onda; si la frecuencia es constante entonces el largo de onda tambien lo es. Si la rapidez y la frecuencia permanecen constantes, entonces el largo de onda tambien permanece constante.

¿Porque la diferencia en la amplitud? Como habiamos mencionado antes, la amplitud está asociada a la energía que propaga la onda. En términos generales, a mayor amplitud mayor energía. Al pulso llegar al punto fijo parte de la energía es absorvida por el material así que la energía que regresa es menor. Por lo tanto la amplitud del pulso reflejado es menor.

Sabias que… En el caso del sonido cuando este se refleja, a la onda reflejada la llamamos eco. Cuando vamos a una cueva y gritamos, el sonido llega hasta el final de la cueva y choca contra las paredes de la cueva. Entonces el sonido se refleja y regresa hasta nosotros. En el caso de la luz esta se refleja al incidir sobre superficies pulidas.

En el caso del sonido cuando este se refleja, a la onda reflejada la llamamos eco.

Cuando vamos a una cueva y gritamos, el sonido llega hasta el final de la cueva y choca contra las paredes de la cueva. Entonces el sonido se refleja y regresa hasta nosotros.

En el caso de la luz esta se refleja al incidir sobre superficies pulidas.

Comportamiento al cambiar de un medio a otro Imagina que dos cuerdas estan atadas entre sí en un extremo. Una de las cuerdas en mas fina que la otra, por lo que su densidad es menor. Al generar un pulso en las cuerdas ente esta condiciones la onda se comporta en forma peculiar.

Transición de un medio menos denso a uno más denso Al generar el pulso del lado menos denso, este comenzará a viajar a través del medio hasta llegar al límite de transición entre ambos medios. Menor densidad Mayor densidad

Transición de un medio menos denso a uno más denso Cuando el pulso llega al punto de transición entre los dos medios, parte de la energía del pulso incidente se reflejará pero la otra parte de la enegía continuará propagandose a través del material más denso. A este pulso lo llamaremos pulso transmitido.

Transición de un medio menos denso a uno más denso Los pulsos resultantes tendrán ciertas características: El pulso reflejado será invertido, mientras que el pulso transmitido no lo será. El pulso transmitido tendrá una rapidez menor al pulso reflejado; el cual tendrá una rapidez igual al pulso incidente. El pulso transmitido tendrá un largo de onda menor al pulso reflejado; el cual tendrá largo de onda igual al pulso incidente.

Los pulsos resultantes tendrán ciertas características:

El pulso reflejado será invertido, mientras que el pulso transmitido no lo será.

El pulso transmitido tendrá una rapidez menor al pulso reflejado; el cual tendrá una rapidez igual al pulso incidente.

El pulso transmitido tendrá un largo de onda menor al pulso reflejado; el cual tendrá largo de onda igual al pulso incidente.

Transición de un medio más denso a uno menos denso Al generar el pulso del lado más denso, este comenzará a viajar a través del medio hasta llegar al límite de transición entre ambos medios. Menor densidad Mayor densidad

Transición de un medio más denso a uno menos denso Cuando el pulso llega al punto de transición entre los dos medios, parte de la energía del pulso incidente se reflejará pero la otra parte de la enegía continuará propagandose a través del material menos denso. A este pulso lo llamaremos pulso transmitido.

Transición de un medio más denso a uno menos denso Los pulsos resultantes tendrán ciertas características: El pulso transmitido tendrá una rapidez mayor al pulso reflejado; el cual tendrá una rapidez igual al pulso incidente. El pulso transmitido tendrá un largo de onda mayor al pulso reflejado; el cual tendrá largo de onda igual al pulso incidente.

Los pulsos resultantes tendrán ciertas características:

El pulso transmitido tendrá una rapidez mayor al pulso reflejado; el cual tendrá una rapidez igual al pulso incidente.

El pulso transmitido tendrá un largo de onda mayor al pulso reflejado; el cual tendrá largo de onda igual al pulso incidente.

Referencias Walker, James S. (2002) Physics . Prentice Hall. Serway, Raymond A. (1997) Physics for scientist and engineers . Saunders College Publishing. The physics classroom

Walker, James S. (2002) Physics . Prentice Hall.

Serway, Raymond A. (1997) Physics for scientist and engineers . Saunders College Publishing.

The physics classroom