Que es una onda

Ondas electromagnéticas

¿Qué es una ola? Normalmente, en el sentido no físico, la palabra ola se refiere a alguien que mueve la mano de un lado a otro para saludar o para referirse a una pared de agua que se precipita desde el océano para chocar contra la playa.

¿Cuáles son algunos ejemplos de olas en nuestra vida cotidiana? Veamos algunos ejemplos: Está, por supuesto, el movimiento de la mano. Otros ejemplos son las ondas en el agua, las ondas sonoras que se crean cuando se toca un instrumento musical, por ejemplo, una flauta, se tira de una cuerda o se golpea un tambor. Se trata de ondas mecánicas que necesitan un medio para desplazarse. Esto significa que necesitan algo de materia para viajar. Estas ondas viajan cuando las moléculas del medio chocan entre sí, transmitiendo así energía.

Así que, como se ha visto en los casos anteriores, las ondas sonoras son ondas mecánicas que se desplazan a través de la materia (ya sea a través del aire, los líquidos o los sólidos) y luego hacen vibrar nuestros tímpanos para que podamos oír. Sin embargo, estas ondas no pueden viajar a través del vacío. Puedes dejar caer una piedra en un estanque y ver cómo se forman ondas en el agua. Del mismo modo, las ondas que viajan a través de un manantial son ondas mecánicas. En ambos casos, el agua es el medio de las ondas. Otro ejemplo de ondas mecánicas serían las ondas sísmicas generadas durante los terremotos, ya que viajan a través de la tierra como medio.

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Velocidad de una ola

Hay dos objetivos importantes asociados a la primera parte de esta unidad. En primer lugar, familiarizarnos con los fenómenos ondulatorios y cómo los analizamos, y en segundo lugar, comprender suficientemente la representación matemática de las ondas armónicas unidimensionales. Queremos utilizar esta representación matemática como herramienta a lo largo del resto del curso para ayudarnos a entender la física de las ondas sonoras y luminosas.

Una onda material es un tipo muy común de movimiento interno de una sustancia material, llamada el medio de la onda. Para que existan ondas materiales deben existir fuerzas entre las partículas vecinas del medio. Examinaremos cómo se desplaza una perturbación y da lugar a un comportamiento ondulatorio coloreando un medio en tres partes diferentes y etiquetándolas como secciones 1, 2 y 3.

El “desplazamiento” del medio en la sección 2 es arrastrado hacia abajo por las secciones 1 y 3. Así, la sección 2 se acelerará hacia abajo, de vuelta al equilibrio. Por la tercera ley de Newton, la sección 2 debe ejercer una fuerza igual y opuesta (\textbf{F}_{text{2 sobre 3}}) sobre la sección 3. Esto hará que la sección 3 se acelere hacia arriba, por lo que un poco más tarde la sección 3 se desplaza como lo hizo la sección 2. De esta manera, la perturbación ha viajado desde la sección 2 a la sección 3 sin que los trozos individuales del medio viajen con ella.

Onda transversal

Las vibraciones y las ondas son fenómenos muy importantes en la física. En la naturaleza, las oscilaciones se encuentran en todas partes. Desde el traqueteo de los átomos hasta las grandes oscilaciones de las olas del mar, encontramos ejemplos de vibraciones en casi todos los sistemas físicos. En física, una onda puede considerarse una perturbación u oscilación que viaja a través del espacio-tiempo, acompañada de una transferencia de energía. El movimiento ondulatorio transfiere energía de un punto a otro, a menudo sin desplazamiento permanente de las partículas del medio, es decir, con poco o ningún transporte de masa asociado. Consisten, en cambio, en oscilaciones o vibraciones alrededor de lugares casi fijos.

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Física de las ondas

¿Qué queremos decir cuando decimos que algo es una onda? Una onda es una perturbación que viaja o se propaga desde el lugar donde se creó. Las ondas transfieren energía de un lugar a otro, pero no necesariamente transfieren ninguna masa. La luz, el sonido y las olas del océano son ejemplos comunes de olas. El sonido y las ondas del agua son ondas mecánicas, es decir, necesitan un medio para desplazarse. El medio puede ser un sólido, un líquido o un gas, y la velocidad de la onda depende de las propiedades materiales del medio por el que viaja. Sin embargo, la luz no es una onda mecánica; puede viajar a través del vacío, como las partes vacías del espacio exterior.

Una onda familiar que se puede imaginar fácilmente es la del agua. En el caso de las ondas de agua, la perturbación se produce en la superficie del agua; un ejemplo es la perturbación creada por una piedra arrojada a un estanque o por un nadador que salpica repetidamente la superficie del agua. En el caso de las ondas sonoras, la perturbación está causada por un cambio en la presión del aire, un ejemplo de lo cual es cuando el cono oscilante dentro de un altavoz crea una perturbación. En el caso de los terremotos, hay varios tipos de perturbaciones, que incluyen la perturbación de la propia superficie de la Tierra y las perturbaciones de presión bajo la superficie. Incluso las ondas de radio se entienden más fácilmente utilizando una analogía con las ondas de agua. Dado que las ondas de agua son comunes y visibles, la visualización de las ondas de agua puede ayudarle a estudiar otros tipos de ondas, especialmente las que no son visibles.