Fisica Cap 3

Movimiento ondulatorio y ondas

Hugo Medina Guzmán

CAPÍTULO 3. Movimiento ondulatorio y ondas
INTRODUCCIÓN.
Existen en la naturaleza muchos fenómenos de los
cuales se dice “tienen naturaleza ondulatoria” pero
¿qué es exactamente una onda? ¿Qué propiedades
tienen? ¿Cómo se puede formalizar una expresión
matemática de un fenómeno ondulatorio? Estas y otras
cuestiones son el tema objetode este capítulo.
No obstante, antes de entrar de lleno en lo que es una
onda y su formalismo, vamos a definir onda como:
Una onda es una perturbación física que transmite
energía, pero que no transmite materia.
En las ondas materiales las partículas concretas que
componen el material no se propagan, sino que se
limitan a oscilar alrededor de su posición de equilibrio.
No obstante cuandouna onda se transmite por dicho
material se produce una sincronización de oscilaciones
entre las distintas partículas componentes del medio
que posibilita la propagación de energía.
La onda de choque de una explosión es un buen
ejemplo. La creación súbita de calor en la explosión
eleva a presión muy alta a la masa de gas de su
vecindad inmediata. Esta presión se ejerce sobre el aire
querodea el cual es comprimido e incrementado en
presión. Esta presión a su vez es ejercida sobre el aire
de más allá, o sea que hay una onda de presión que se
aleja de la explosión con una velocidad de 335 m/s esta
onda contiene la energía requerida para comprimir el
aire. Esta energía rompe ventanas a grandes distancias
de la explosión. Ningún material viaja, el movimiento
de cualquierpartícula de aire relativamente es
pequeño, la perturbación es la que viaja rápidamente a
grandes distancias y transmite la energía

La forma de la onda es la foto de la perturbación
propagándose, la instantánea que congela las
posiciones de todas las partículas en ese instante.
Curiosamente, la representación de las distancias de
separación de la posición de equilibrio de las partículas
al vibrarfrente al tiempo dan una función matemática
seno que, una vez representada en el papel, tiene forma
de onda.
Podemos predecir la posición que ocuparán dichas
partículas más tarde, aplicando esta función
matemática.
El movimiento de cada partícula respecto a la posición
de equilibrio en que estaba antes de llegarle la
perturbación es un movimiento oscilatorio armónico
simple.
Una ondatransporta energía pero no transporta
materia: las partículas vibran alrededor de la posición
de equilibrio pero no viajan con la perturbación.
Veamos un ejemplo: la onda que transmite un látigo
lleva una energía que se descarga al golpear su punta.
Las partículas del látigo vibran, pero no se desplazan
con la onda.

DEFINICIÓN - CARACTERÍSTICAS.
Una onda es una perturbación que se propagadesde el
punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese
punto.
Las ondas materiales (todas menos las
electromagnéticas) requieren un medio elástico para
propagarse.
El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al
paso de la onda.
La perturbación comunica una agitación a la primera
partícula del medio en que impacta, este es el foco de
las ondas y en esa partícula se iniciala onda.
La perturbación se transmite en todas las direcciones
por las que se extiende el medio que rodea al foco con
una velocidad constante en todas las direcciones,
siempre que el medio sea isótropo (de iguales
características físico-químicas en todas las
direcciones).
Todas las partículas del medio son alcanzadas con un
cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar,
recuerdala ola de los espectadores en un estadio de
fútbol.

Pulso y tren de ondas – Onda viajera
El movimiento de cualquier objeto material en un
medio (aire, agua, etc.) puede ser considerado como
una fuente de ondas. Al moverse perturba el medio que
lo rodea y esta perturbación, al propagarse, puede
originar un pulso o un tren de ondas.
Un impulso único, una vibración única en el extremo...