Oscilaciones y ondas

Prólogo

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Prólogo
Nuestra forma habitual de vida queda enmarcada, hoy en día, por la cultura de la comunicación. En todos los procesos de comunicación que se nos ocurren juegan un papel capital las ondas, sean sonoras, luminosas o de radio. Esta motivación, llamemos externa, no es la única desde el punto de vista de la formación en física básica. Una de las cuestiones fundamentales a lasque debe responder cualquier modelo físico corresponde a cómo describir los estados del sistema objeto de estudio; esta descripción se da, de forma extrema, mediante partículas o mediante ondas. La elección entre ambas descripciones se realiza en función de la posibilidad o no de localizar el sistema; así, la descripción ondulatoria es adecuada para, por ejemplo, el estudio del movimiento de lasuperficie del agua o de la propagación de la luz. Al finalizar el primer cuarto de nuestro siglo hubo que aceptar que ambas descripciones, tan aparentemente contrapuestas, eran complementarias para una descripción adecuada del comportamiento microscópico. El objetivo de este libro es introducir al lector en el estudio de las oscilaciones y las ondas. Como el tipo de lector que esperamos es el deestudiante de primer año de universidad de una carrera científico-técnica, nos hemos apoyado en aquellos conocimientos que se le suponen. Así suponemos que lo que debe saber de ondas, de su formación propedéutica, lo sabe; la misma hipótesis en lo que se refiere a sus conocimientos matemáticos. Algunos de los conocimientos matemáticos empleados en el libro los aprende el estudiante en el mismo curso,pero sabemos de la imposibilidad de simultanear ese aprendizaje con las necesidades de diversas asignaturas; los autores entienden que los elementos matemáticos que se van introduciendo, derivación parcial, exponencial compleja o las ecuaciones diferenciales lineales por ejemplo, no causan problemas de comprensión. Los tres primeros capítulos están dedicados a oscilaciones y se ha optado por unlenguaje mecánico estableciendo posteriormente analogías eléctricas. No hemos introducido los osciladores acoplados como paso natural hacia las ondas, por lo que se da un salto en el vacío entre las oscilaciones y las ondas, sólo cubierto por algún ejemplo. Tras una introducción formal, en el capítulo cuarto, se pasa a describir ondas en una cuerda elástica, ondas acústicas y ondaselectromagnéticas en los tres siguientes. Nos hemos limitado a casos que puedan tratarse como unidimensionales. Las ecuaciones de Maxwell, que nos llevan a las ondas electromagnéticas, las hemos tratado tanto en forma integral como diferencial, para que el estudiante elija según su preparación; si puede, no vendrá mal la doble lectura. Tras el breve capítulo dedicado a las ondas estacionarias, viene uno dedicado ala superposición de ondas y configuración de paquetes; algo más extenso de lo habitual pues entendemos fundamental su contenido y que no hay porqué posponerlo; sumar funciones sinusoidales está en las posibilidades de todos los estudiantes con un ordenador a su alcance. Los fenómenos típicamente ondulatorios de interferencia y difracción cierran el libro presentándose de una forma totalmentelimitada.

© los autores, 1998; © Edicions UPC, 1998. Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del "copyright", bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler opréstamo públicos, así como la exportación e importación de ejemplares para su distribución y venta fuera del ámbito de la Unión Europea.

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Oscilaciones y ondas

Se han intercalado algunos problemas desarrollados como ejemplos y otros propuestos como ejercicios , con respuesta, que no pretenden ser exhaustivos, ni mucho menos, pero que esperamos puedan ayudar a una mejor comprensión de los...