3.1 Magnitudes que describen una onda

Las ondas armónicas tienen un carácter periódico, concretamente, presentan doble periodicidad; y, por ello, para caracterizarla se puede utilizar una serie de magnitudes que permanecen constantes durante su propagación, algunas ya han sido tratadas al estudiar el movimiento armónico simple.

Las magnitudes que se expondrán a continuación se pueden agrupar en tres bloques: las dependientes del foco emisor, las dependientes del medio y, por último, las dependientes del medio y del foco. En resumen:

 

Magnitudes características de las ondas
Dependientes del foco emisor	Dependientes del medio	Dependientes del medio y del foco
Período (T)	Velocidad de propagación (v)	Longitud de onda (λ)
Frecuencia (f o υ)
Frecuencia angular (ω)		Número de ondas (k)
Amplitud (A)

Paso a paso

• Elongación: Es la separación de un punto del medio con respecto a una posición sirve de centro de simetría del movimiento del citado punto y se considera lugar de equilibrio en un instante especificado (unidad en el S.I.: metro). Habitualmente se suele suele usar la coordenada "y" para asignar la elongación en las ondas transversales unidimensionales, en otras situaciones se emplea la letra griega "Φ" (phi). 
• Amplitud (A). Es la máxima elongación de la magnitud perturbada o separación con respecto al punto considerado de equilibrio. Equivale o es coincidente con la amplitud del oscilador armónico que genera la onda. Su valor es función de la energía que propaga la onda.
• Período (T). Es el tiempo que tarda un punto cualquiera en reiterar un determinado estado de perturbación u oscilación, es decir, volver a estar en las mismas condiciones de partida (unidad en el S.I.: segundo). También, es posible, definirlo como el tiempo que transcurre hasta que una onda vuelve a reproducirse.

Debes recordar que la inversa dela magnitud inversa al período se conoce por frecuencia (f = ν = 1/T ). El concepto de frecuencia se corresponde con el número de veces que un determinado punto repite cierto estado de perturbación por unidad de tiempo; o, también, el número de veces que la onda se reproduce en la unidad de tiempo. Así mismo, podría decirse como el número de pulsos por unidad de tiempo que produce un tren de onda.

• Frecuencia angular o pulsación (ω = 2π/T = 2πν ). Se puede entender como el número de periodos comprendidos en 2π unidades de tiempo y el valor depende de la rapidez o celeridad con que oscila o vibra el objeto. Se mide en rad/s en el S.I. Se usa el valor de 2π debido a que el valor coinciden con el número de radianes que tiene una circunferencia.

Período, frecuencia y pulsación son propiedades características del oscilador armónico que hace de foco emisor de ondas y es independiente de la amplitud del movimiento. Esto quiere decir que sus valores permanecen constantes cuando la perturbación se propaga por un medio o cambia de un medio de propagación a otro.

• Longitud de onda (λ). Es la distancia existente entre los puntos más cercanos que se encuentran en idéntico estado de perturbación, o lo que es lo mismo los dos puntos deben tener idéntica fase (unidad en el S.I.: metro). Desde otro punto de vista, corresponderá a la distancia que se ha propagado una perturbación en un período de tiempo (T), por consiguiente, no depende de los puntos que son tomados por referencia para determinarla, teniendo cierto carácter absoluto.

Imagen de FJGAR  en Wikimedia Commons. CC

• Velocidad de fase o de propagación (v). Viene a especificar el desplazamiento efectuado por la onda en la unidad de tiempo. La magnitud está subordinada a las características del medio, elasticidad y rigidez. Su unidad en el S.I,: m/s. Desde los parámetros anteriores, es posible que te hayas percatado que la onda recorre una distancia λ en un tiempo T, por lo que :

Si en un medio dado, una onda se propaga con una velocidad determinada, el período o la frecuencia de la onda determinan la longitud de onda correspondiente, y viceversa. Cuando la onda cambia de medio, modifica su velocidad de propagación y, por consiguiente, modifica su longitud de onda, ya que el período o la frecuencia de la onda no cambian al no estar sometida a las propiedades del medio.

Llegado a este punto, debes distinguir entre la velocidad de propagación de la onda por un medio determinado con la velocidad de vibración de cada una de las partículas o puntos del medio. La velocidad de fase de la onda por un medio homogéneo e isótropo tiene un valor constante. Por el contrario, la velocidad de vibración de las partículas del medio sigue una sucesión periódica de valores entre dos valores extremos y se obtiene derivando la elongación en la ecuación de onda respecto al tiempo.

• Número de ondas (k). Se puede detallar como la cantidad de ondas completas contenidas en una distancia 2π metros. Esto se puede expresar como: 

No debes llegar a confundir el número de ondas con la constante recuperadora de un sistema elástico, ya que ambas tienen el mismo símbolo.