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ONDAS
1. Ondas mecánicas

1.1 INTRODUCCIÓN El fenómeno del movimiento ondulatorio está ampliamente difundido en la naturaleza. Así, en nuestra vida cotidiana nos son familiares las ondas en la superficie del agua o en una cuerda cuyo extremo movemos con la mano. Oímos hablar igualmente de ondas sonoras, luminosas y de radio y televisión. La descripción de los fenómenos que ocurren a escalamicroscópica, a nivel de átomos y moléculas, se realiza a través de la llamada mecánica cuántica, que en su esencia es una formulación ondulatoria. La luz visible, los rayos X y gamma, la radiación ultravioleta y la infrarroja, las microondas y las ondas de radio y televisión son todas ondas electromagnéticas. En los siguientes epígrafes centraremos nuestra atención en las llamadas ondas mecánicas,en particular, en aquellas que tienen un carácter armónico. El estudio previo del tema de oscilaciones, es de gran utilidad para abordar el movimiento ondulatorio.

1.2 ONDAS MECÁNICAS. CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS. FRENTE DE ONDA Tanto en el caso de las ondas en la superficie del agua como en una cuerda, tenemos un medio de propagación del movimiento ondulatorio. De hecho, la onda misma es latransmisión, en dicho medio, de una perturbación originada en algún punto de él hacia otras zonas vecinas. Así, si dejamos caer un objeto sobre la superficie de un estanque, éste entrega parte de su energía cinética en el momento del impacto al agua, generándose una ondulación de simetría circular que se va extendiendo con radio creciente. Una onda mecánica es una perturbación que se propaga en unmedio deformable elástico, que son aquellos que pasada la excitación que los deforma vuelven a su estado (forma) original. El ejemplo anterior nos permite precisar el término perturbación. En realidad se trata de energía comunicada a una porción del medio. Como los átomos o moléculas que forman este último están enlazados entre sí elásticamente, la región que recibe la perturbación original lacomunica a las circundantes, deformando el medio a su paso. Las fuerzas elásticas restituyen las porciones perturbadas del mismo a su posición de equilibrio. El grado de deformación depende de la intensidad de dichas fuerzas. Es importante resaltar que el medio mismo no se traslada en conjunto en la dirección en que avanza el movimiento ondulatorio, sino que las distintas partes de él oscilan alrededorde una posición de equilibrio al paso de la onda. Si marcamos con una tiza un punto de una cuerda cuyo extremo

agitamos periódicamente, vemos como vibra sin trasladarse ante el avance de la perturbación. Al colocar un corcho sobre la superficie del agua en el ejemplo analizado anteriormente, veremos que realizará un movimiento de ascenso y descenso vertical al paso de la ondulación, nomoviéndose junto con ella si la amplitud de la misma no es muy grande. (En realidad el corcho ejecuta también un ligero movimiento de vaivén horizontal, pero no se traslada). El medio de propagación de una onda mecánica tiene no sólo elasticidad, sino también inercia, ya que sus átomos o moléculas poseen masa, y en su movimiento vibratorio adquieren, y transmiten energía cinética. Podemos considerar quela inercia y la elasticidad de un medio están distribuidas continuamente en él. La energía que se propaga en una onda mecánica es, por consiguiente, la energía potencial elástica y la cinética de sus elementos constituyentes. La energía se puede propagar a distancias considerables mediante movimientos ondulatorios sin que medie transporte de masa, sino como resultado de un movimiento vibratoriocolectivo y regular de los átomos y moléculas del medio. Un caso importante de onda mecánica es el sonido, y la acústica es aquella parte de la física que se dedica a su estudio. Si colocamos un despertador en el interior de una campana neumática a la que se ha hecho vacío, no podemos oír la alarma. Al no haber aire a su alrededor no podrán llegarnos las vibraciones que serían detectadas por...