ONDAS

“ES EL FENOMENO QUE RESULTA AL PERTURBAR CIERTA REGION DEL ESPACIO, DESDE DONDE SE PROPAGAN A TRAVES DE UN MEDIO”

Un claro ejemplo de este fenómeno, es cuando dejamos caer una piedra sobre un estanque en reposo; se produce una perturbación que avanza en círculos. Ahora bien, el agua no se desplaza en la dirección en que avanzan las ondas (círculos), sino que únicamente se mueven en sentido vertical al paso de la misma.

En el ejemplo anterior, la onda se propaga a través de un soporte material, que era el agua. Es decir, la onda se propaga a través de un medio. Aunque también hay ondas que no precisan de un medio material para propagarse, como, por ejemplo, la luz o las ondas de radio, que pueden propagarse en el vacío sin necesidad de ningún medio material.

Para comprender mejor que es una onda lo aplicaremos a otro ejemplo:

Coloquemos una fila de dominos ahora hacemos caer el primero de ellos.

Sucederá algo fácil de prever: el primer domino, al caer, empujara al segundo, haciéndolo caer. Este, al caer, empuja al tercero; haciéndolo caer. El tercer domino, al caer, empujara al cuarto, haciéndolo caer. Y así sucesivamente.

La perturbación producida al comienzo de la fila, al botar el primer domino, se ha ido transmitiendo de domino en domino, hasta terminar con la fila en el suelo.

Hemos sido testigos de una perturbación propagándose a lo largo de una fila de dominos.

Los dos ejemplos citados, permiten visualizar los rasgos fundamentales de una onda:

-En primer lugar, digamos que se requiere de un medio en el cual la onda pueda propagarse. En el caso de los dominos, el medio esta constituido por la fila de dominos. En el caso de una onda sonora el medio seria el aire que rodea la fuente que emite el sonido.

-En segundo lugar, es necesario que en un punto del medio se produzca una perturbación.

-En tercer lugar, se necesita algún tipo de mecanismo que permita la propagación de la perturbación de un punto del medio al siguiente. En el caso de los dominos, el mecanismo es muy simple: Cada domino, al caer, empuja al siguiente y lo deja caer a su vez. En el caso de las ondas en la superficie del agua, el mecanismo de propagación se basa en las fuerzas que cada molécula de agua, ejerce en las moléculas vecinas. Cada molécula, al subir o bajar, arrastra a sus vecinas, haciéndolas también subir o bajar.

MAS EJEMPLOS: los fenómenos ondulatorios son muy frecuentes en la naturaleza y desempeñan un papel de primera importancia en el mundo Físico. por ello, es conveniente que analicemos otro par de ejemplos con el fin de tener una imagen lo mas clara posible acerca de las ondas.

Ejemplo 1.-Una onda en un resorte.

Tomemos un resorte de unos 2 a 3 metros de longitud y coloquémoslo en el suelo, sometiéndolo a una pequeña tensión.

El resorte es in medio apropiado para la propagación de cierto tipo de ondas que conoceremos ahora.

Sabemos que para producir una onda es necesario generar una perturbación en un punto del medio. En nuestro caso, la perturbación será un pequeño desplazamiento lateral de un extremo del resorte.

Si lo hacemos, podremos ver como esta perturbación se propaga, trasmitiéndose de un punto a otro del resorte, hasta llegar al extremo opuesto.

Ejemplo 2.- Una onda en un estadio de fútbol.

En las transmisiones televisivas de campeonatos mundiales de fútbol o de otros eventos deportivos similares se ha popularizado en ele ultimo tiempo un interesante tipo de onda. Su origen se encuentra en el campeonato mundial de fútbol realizado en México en 1986.

Para este tipo de ondas, los propios espectadores que presencian el partido constituyen el medio en el cual se ha de propagar la onda.

Todo sucede de la siguiente manera:

En una zona del estadio, se genera una perturbación que consiste en que los espectadores de dicho sector se levantan de sus asientos, levantando sus brazos y gritando. Luego vuelven a sentarse.

Los espectadores de la zona inmediatamente vecina, al ver que se ha iniciado una ola, hacen lo mismo, con lo cual la perturbación comienza a

Propagarse.

Ejemplo 3.- Las olas en el mar.

Las olas en el mar, antes de que lleguen a las cercanías de la playa y revienten, constituyen también un ejemplo de ondas.

El medio es, en este caso, el agua del mar.

La perturbación es un desplazamiento de cada molécula de la superficie, producido inicialmente por el viento al soplar sobre las aguas. Para ser mas preciso, diremos que dicho desplazamiento es, en verdad, un movimiento circular. Cada molécula describe un circulo que puede llegar a tener algunos metros de diámetro.

Esta perturbación afecta no solamente a las moléculas de la superficie, sino también a las que están situadas cerca de la superficie hasta una profundidad de varios metros.

Gracias a las fuerzas que ejerce cada molécula sobre las moléculas vecinas, la perturbación se va propagando de un lugar a otro. Y esto se percibe como si fuera una gran masa de agua que avanza.

Pero usted ya sabe que no se trata del avance de grandes cantidades de agua, sino solo de la propagación de una perturbación.

Existen varios tipos de ondas, algunas de ellas, son:

-Ondas Transversales

-Ondas Longitudinales

-Ondas Estacionarias

-Ondas Viajeras

Las ondas están constituidas por elementos que son:

-Frecuencia

-Período

-Velocidad de onda

En las siguientes paginas explicaremos cada uno de estos elementos:

Frecuencia.-Termino empleado para indicar el numero de veces que se repite en un segundo cualquier fenómeno periódico. La frecuencia es muy importante en muchas áreas de la Física, como, la Mecánica o el estudio de las ondas de sonido.

La frecuencia de los objetos oscilantes abarcan una amplísima gamma de valores. Los temblores de los terremotos pueden tener una frecuencia inferior a 1, mientras que las veloces oscilaciones electromagnéticas de los rayos gamma pueden tener una frecuencia de 10 elevado a 20 o más. En casi todas las formas de vibración mecánica existe una relación entre la frecuencia y las vibraciones Físicas del objeto que vibra. Por ejemplo, el tiempo que necesita un péndulo para realizar una oscilación completa depende en parte de la longitud del péndulo; la frecuencia de vibración de la cuerda de un instrumento musical esta determinada en parte por la longitud de la cuerda. En general, cuanto más corto es el objeto, mayor es la frecuencia de vibración.

En todas las clases de movimiento ondulatorio, la frecuencia de la onda suele darse indicando en numero de crestas de onda que pasan por un punto determinado cada segundo.

La frecuencia se expresa en HERCIOS (Hz); una frecuencia de un Hz significa que existe un ciclo u oscilación por segundo.

Las unidades como KILOHERCIOS (KHz)-miles de ciclos por segundo-, MEGAHERCIOS (MHz)-millones de ciclos por segundo- y GIGAHERCIOS (GHz)-miles de millones de ciclos por segundo- se usan para describir fenómenos de alta frecuencia como las

ondas de radio. Estas ondas y otro tipo de radiaciones electromagnéticas pueden caracterizarse por sus longitudes de onda o por sus frecuencias.

Periodo: A intervalos regulares, igual al periodo (T) un punto alcanzado por las ondas vuelve a pasar por el mismo lugar con la misma velocidad y en el mismo sentido. Si en el instante T=0 inicia su movimiento por haber sido alcanzado por una onda, T segundos mas tarde pasa otra vez por su posición de equilibrio, moviéndose en un mismo sentido y con la misma velocidad que en el instante T=0: la primera onda a concluido de pasar. Pero a continuación llega la segunda onda y se reinicia el movimiento vibratorio del punto. El periodo T del movimiento de una partícula es el lapso que separa el pasaje por un mismo punto de dos ondas consecutivas por eso T es tambien el periodo de las ondas.

Velocidad de propagación de ondas:

-Cada onda tiene una velocidad de traslación determinada dependiendo así del tipo de onda y del medio en que se propague. Pero no depende ni de la forma ni de la intensidad de la perturbación. Esto quiere decir que si arrojamos una piedra con mayor intensidad y otra con menor intensidad; la velocidad de propagación de la onda, será igual en los dos casos.

. MAYOR INTENSIDAD

MENOR INTENSIDAD

Tampoco interfiere en esto, el tamaño de la piedra.

La velocidad de una onda depende del medio en que esta se propague, del fenómeno físico que constituye la onda (sonido, luz, etc.)del tipo de onda (transversal, longitudinal) y de la frecuencia. Así una onda sonora tiene mas velocidad en el vidrio que en el agua, menos velocidad en el aire y en el vacío se propaga. Una onda de luz, al contrario, tiene máxima velocidad en el vacío y disminuye progresivamente en el aire, en el agua y en el vidrio. En un sólido donde existen ondas transversales y longitudinales, las velocidades de propagación son distintas. La velocidad en medios materiales depende de la frecuencia. En el vidrio es menor la velocidad de la luz de color azul que la de color rojo.

- La velocidad de las ondas, es muy variada, así la velocidad de propagación de las ondas superficiales del agua es muy pequeña, la velocidad de propagación de las ondas sonoras, es mucho mayor, y la velocidad de propagación de las ondas de radio y televisión es la mayor posible.

Velocidad de Velocidad de Velocidad de

propagación de propagación de propagación

ondas superficiales las ondas de las ondas

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1

IGUAL VELOCIDAD

DE ONDA