1. ¿Qué es una onda?
Importante
En física, se llama onda a la propagación a través del espacio de la perturbación de alguna magnitud.
La propiedad que se propaga y el medio cambian según el tipo de onda.
En la siguiente animación puedes ver cómo se propaga una onda por una cuerda. En este caso la posición un punto de la cuerda así como su velocidad y su aceleración van cambiando con el tiempo y ese cambio se va trasladando por la cuerda. Este podría ser el caso de una cuerda de una guitarra que ha sido pulsada.
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| Animación en Wikipedia. Dominio público |
En la vibración de una membrana de un tambor la magnitud que se modifica también es la posición.
Importante
En función del medio en el que se propagan podemos hablar de:
- Ondas mecánicas: las ondas mecánicas necesitan un medio (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Un ejemplo sería la onda que viaja por la cuerda de una guitarra o por la membrana de un tambor.
- Ondas electromagnéticas: las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. Es el caso de la luz visible o las ondas de radio, ondas electromagnéticas que viajan aproximadamente a una velocidad de 300000 km/s.
En función de la dirección en la que transmiten su energía:
- Ondas unidimensionales: son aquellas que transmiten energía a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas.
- Ondas bidimensionales: son ondas que se propagan en dos direcciones. Un ejemplo son las ondas que se producen en una superficie de un líquido en reposo cuando se deja caer una piedra en ella.
- Ondas tridimensionales: son las que se propagan en las tres direcciones del espacio. El sonido es una onda tridimensional.
En función de la dirección de la perturbación:
- Ondas longitudinales: son aquellas en las que la magnitud que cambia lo hace en la misma dirección en la que se propaga la onda. Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.
- Ondas transversales: son aquellas en las que la magnitud que cambia lo hace en una dirección perpendicular a la dirección en que se propaga la onda. Por ejemplo, en el caso de la luz, los campos magnéticos y eléctricos asociados varían en el plano perpendicular a la línea en la que viaja la luz.
| Grabación de simulación de Jesús Peñas |
Comprueba lo aprendido
Completa la siguiente tabla en la que se clasifican varias ondas.
| Vídeo de Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations alojado en Youtube |
Vamos a estudiar las ondas a partir del caso más simple. Se trata de las ondas armónicas, que son aquellas cuya característica esencial es que cada punto que recibe la perturbación adquiere un movimiento simple.
No pienses que por estudiar el caso más simple nos estamos alejando de los casos más reales, como ya demostrara Fourier en 1822, cualquier onda por muy compleja que fuese se puede expresar como combinación o superposición de este tipo de ondas denominadas armónicas.
La característica esencial de la onda armónica es que cada punto que recibe la perturbación adquiere un movimiento armónico simple.