Ondas
En general todo lo que va y viene, va de un lado a otro y regresa, entra y sale, se enciende y se apaga, es fuerte y débil, sube y baja, esta vibrando, una vibración es una oscilación en el tiempo. Una Vaivén tanto en el espacio como en el tiempo es una onda, la cual se extiende de un lugar a otro, la luz y el sonido sin vibraciones que se propagan en el espacio en forma de ondas; sin embargo se trata de dos clases de ondas muy distintas. El sonido es la propagación de vibraciones a través de un medio material solidó, liquido o gaseoso. Si no hay medio que vibre, entonces no es posible el sonido. El sonido no puede viajar en el vació. No obstante la luz si puede viajar4 en el vació porque, como veremos es una vibración del campo magnético y eléctrico, una vibración de engría pura.
En general todo lo que va y viene, va de un lado a otro y regresa, entra y sale, se enciende y se apaga, es fuerte y débil, sube y baja, esta vibrando, una vibración es una oscilación en el tiempo. Una Vaivén tanto en el espacio como en el tiempo es una onda, la cual se extiende de un lugar a otro, la luz y el sonido sin vibraciones que se propagan en el espacio en forma de ondas; sin embargo se trata de dos clases de ondas muy distintas. El sonido es la propagación de vibraciones a través de un medio material solidó, liquido o gaseoso. Si no hay medio que vibre, entonces no es posible el sonido. El sonido no puede viajar en el vació. No obstante la luz si puede viajar4 en el vació porque, como veremos es una vibración del campo magnético y eléctrico, una vibración de engría pura.
esquema de una onda
Descripción de una onda:
El movimiento directorio de ir y venir (conocido como movimiento oscilatorio) de un péndulo que describe un arco pequeño se llama movimiento armónico simple. Por ejemplo cuando en un péndulo, se observa la lenteja, llena de arena, se observa que tiene movimiento armónico simple sobre una banda transportadora. Cuando esa banda no se mueve (izquierda), la arena se suelta y traza una línea recta. Lo más interesante es que cuando la banda transportadora se mueve a rapidez constante (derecha), la arena que sale traza una curva especial, llamada senoide o sinusoide.
La longitud de onda es la distancia desde la cima de una cresta hasta la cima de la siguiente cresta. También, la longitud de onda es la distancia entre cualquiera de dos partes idénticas sucesivas de la onda.
Movimientos ondulatorios:
La mayoría de la información acerca de lo que nos rodea nos llega de alguna forma de ondas. Es a través del movimiento ondulatorio que el sonido llega a nuestros oídos, la luz a nuestros ojos, y las señales electromagnéticas a los radios y televisores. A través del movimiento ondulatorio se puede transferir energía de una fuente hacia un receptor, sin transferir materia entre esos dos puntos.
Para entender mejor el movimiento, primero experimentamos con el caso sencillo de una cuerda horizontal estirada, si se sube y baja un extremo de esa cuerda, a lo largo de ella viaja una perturbación rítmica. Cada partícula de la cuerda se mueve hacia arriba y hacia abajo; en tanto que el mismo tiempo la perturbación recorre la longitud de la cuerda.
Rapidez de una onda:
La rapidez del movimiento ondulatorio periódico se relaciona con la frecuencia y la longitud de onda de las ondas.
TIPOS DE ONDAS:
Ondas transversales:
Sujeta de un extremo de un cordón a la pared, y con la mano sujeta al otro extremo. Si de repente se agita la mano hacia arriba y hacia abajo, se forma un impulso que viajara a lo largo de la cuerda de ida y vuelta, en este caso el movimiento del cordón hacia arriba y hacia abajo forma un ángulo recto con la dirección de la rapidez de la onda, y el movimiento perpendicular, o hacia los lados, en este caso se llama movimiento transversal. Y ahora si se mueve el cordón con un movimiento se subida y bajada periódico y continuo, la serie de impulsos producirá una onda.
El movimiento directorio de ir y venir (conocido como movimiento oscilatorio) de un péndulo que describe un arco pequeño se llama movimiento armónico simple. Por ejemplo cuando en un péndulo, se observa la lenteja, llena de arena, se observa que tiene movimiento armónico simple sobre una banda transportadora. Cuando esa banda no se mueve (izquierda), la arena se suelta y traza una línea recta. Lo más interesante es que cuando la banda transportadora se mueve a rapidez constante (derecha), la arena que sale traza una curva especial, llamada senoide o sinusoide.
La longitud de onda es la distancia desde la cima de una cresta hasta la cima de la siguiente cresta. También, la longitud de onda es la distancia entre cualquiera de dos partes idénticas sucesivas de la onda.
Movimientos ondulatorios:
La mayoría de la información acerca de lo que nos rodea nos llega de alguna forma de ondas. Es a través del movimiento ondulatorio que el sonido llega a nuestros oídos, la luz a nuestros ojos, y las señales electromagnéticas a los radios y televisores. A través del movimiento ondulatorio se puede transferir energía de una fuente hacia un receptor, sin transferir materia entre esos dos puntos.
Para entender mejor el movimiento, primero experimentamos con el caso sencillo de una cuerda horizontal estirada, si se sube y baja un extremo de esa cuerda, a lo largo de ella viaja una perturbación rítmica. Cada partícula de la cuerda se mueve hacia arriba y hacia abajo; en tanto que el mismo tiempo la perturbación recorre la longitud de la cuerda.
Rapidez de una onda:
La rapidez del movimiento ondulatorio periódico se relaciona con la frecuencia y la longitud de onda de las ondas.
TIPOS DE ONDAS:
Ondas transversales:
Sujeta de un extremo de un cordón a la pared, y con la mano sujeta al otro extremo. Si de repente se agita la mano hacia arriba y hacia abajo, se forma un impulso que viajara a lo largo de la cuerda de ida y vuelta, en este caso el movimiento del cordón hacia arriba y hacia abajo forma un ángulo recto con la dirección de la rapidez de la onda, y el movimiento perpendicular, o hacia los lados, en este caso se llama movimiento transversal. Y ahora si se mueve el cordón con un movimiento se subida y bajada periódico y continuo, la serie de impulsos producirá una onda.
Ondas transversales
Ondas longitudinales:
No todas las ondas son trasversales. A veces las partes que forman un medio van y vienen en la misma dirección en la que viaja la onda, el movimiento es a lo largo de la dirección de la onda, y no en ángulo recto con ella. Esto produce una onda longitudinal.
Para demostrar una onda de este tipo se puede hacer una experiencia con un slinky o resorte flexible y largo.
No todas las ondas son trasversales. A veces las partes que forman un medio van y vienen en la misma dirección en la que viaja la onda, el movimiento es a lo largo de la dirección de la onda, y no en ángulo recto con ella. Esto produce una onda longitudinal.
Para demostrar una onda de este tipo se puede hacer una experiencia con un slinky o resorte flexible y largo.
Ondas estacionarias:
Si sujetamos una cuerda a un muro, y agitamos hacia arriba y hacia abajo, el otro extremo, se producirá un tren de ondas en la cuerda. El muro es demasiado rígido para moverse, por lo que las ondas se reflejan y regresan por la cuerda. Si este incidente mueve el extremo de la cuerda en forma adecuada, se puede hacer que las ondas incidente y reflejada formen una onda estacionaria, en la cual una parte de la cuerda, llamadas nodos. Quedan estacionarias.
Onda de proa:
Cuando la rapidez de una fuente ondulatoria es igual a las de las ondas que produce, sucede algo interesante. Las ondas se aplican frente a la fuente.
Cuando la rapidez de la fuente en un medio es igual a la rapidez de las ondas que produce, las ondas se apilan.En los primeros días de los aviones a reacción se pensaba que este apilamiento de las ondas sonoras frente a la aeronave presentaba una “barrera de sonido”, y que para avanzar a una rapidez mayor que la del sonido el avión tenía que romper esa barrera. Lo que sucede en realidad es que las crestas de onda que se superponen trastornan el flujo del aire sobre las alas, de tal manera que es difícil controlar la aeronave cuando ésta vuela a una rapidez cercana a la del sonido. Pero la barrera no es real. Un avión con la potencia suficiente puede viajar sin dificultad con una rapidez mayor que la del sonido (rompe la barrera del sonido). Decimos entonces que el avión es supersónico, eso es, más rápido que el sonido. Un avión supersónico vuela tranquilo y sin perturbaciones porque las ondas sonoras no se propagan frente a él. De forma análoga, un insecto que nadase con una rapidez mayor que la de las ondas que genera, se encontraría siempre entrando en aguas cuya superficie está lisaCuando el avión viaja a mayor velocidad que el sonido, se adelanta a las ondas que genera. Los bordes de las crestas se superponen y forman un patrón en forma de V, llamado onda de proa.
Onda de choque:
Una lancha rápida que corta el agua genera una onda de proa bidimensional. Así mismo un avión supersónico genera una onda de choque tridimensional. Al igual que una onda de proa se produce con círculos traslape que forman una V, una onda de choque se produce por traslape de esfera que forman un cono y así como la onda de proa de una lancha se propaga hasta llegar a la orilla de un lago , la estela cónica generada por un avión supersónico se propaga hasta llegar al suelo.
Por ejemplo la onda de choque de una bala que atraviesa una lamina de plexiglás. La luz que se desvía cuando la bala pasa por el aire comprimido hace visible la onda.
Información tomada de: Paul.G. Hewitt, (2007).Física Conceptual, décima edición, Editorial Pearson, Ciudad de México.
Si sujetamos una cuerda a un muro, y agitamos hacia arriba y hacia abajo, el otro extremo, se producirá un tren de ondas en la cuerda. El muro es demasiado rígido para moverse, por lo que las ondas se reflejan y regresan por la cuerda. Si este incidente mueve el extremo de la cuerda en forma adecuada, se puede hacer que las ondas incidente y reflejada formen una onda estacionaria, en la cual una parte de la cuerda, llamadas nodos. Quedan estacionarias.
Onda de proa:
Cuando la rapidez de una fuente ondulatoria es igual a las de las ondas que produce, sucede algo interesante. Las ondas se aplican frente a la fuente.
Cuando la rapidez de la fuente en un medio es igual a la rapidez de las ondas que produce, las ondas se apilan.En los primeros días de los aviones a reacción se pensaba que este apilamiento de las ondas sonoras frente a la aeronave presentaba una “barrera de sonido”, y que para avanzar a una rapidez mayor que la del sonido el avión tenía que romper esa barrera. Lo que sucede en realidad es que las crestas de onda que se superponen trastornan el flujo del aire sobre las alas, de tal manera que es difícil controlar la aeronave cuando ésta vuela a una rapidez cercana a la del sonido. Pero la barrera no es real. Un avión con la potencia suficiente puede viajar sin dificultad con una rapidez mayor que la del sonido (rompe la barrera del sonido). Decimos entonces que el avión es supersónico, eso es, más rápido que el sonido. Un avión supersónico vuela tranquilo y sin perturbaciones porque las ondas sonoras no se propagan frente a él. De forma análoga, un insecto que nadase con una rapidez mayor que la de las ondas que genera, se encontraría siempre entrando en aguas cuya superficie está lisaCuando el avión viaja a mayor velocidad que el sonido, se adelanta a las ondas que genera. Los bordes de las crestas se superponen y forman un patrón en forma de V, llamado onda de proa.
Onda de choque:
Una lancha rápida que corta el agua genera una onda de proa bidimensional. Así mismo un avión supersónico genera una onda de choque tridimensional. Al igual que una onda de proa se produce con círculos traslape que forman una V, una onda de choque se produce por traslape de esfera que forman un cono y así como la onda de proa de una lancha se propaga hasta llegar a la orilla de un lago , la estela cónica generada por un avión supersónico se propaga hasta llegar al suelo.
Por ejemplo la onda de choque de una bala que atraviesa una lamina de plexiglás. La luz que se desvía cuando la bala pasa por el aire comprimido hace visible la onda.
Información tomada de: Paul.G. Hewitt, (2007).Física Conceptual, décima edición, Editorial Pearson, Ciudad de México.
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