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Ondas

Unidad V

ONDAS

Figura 1. Después de un terremoto, las noticias del suceso viajan por la masa del planeta en
forma de ondas sísmicas. ¿Qué aspectos de una onda sísmica determinan la magnitud de la
potencia que transporta la onda? (YOUNG, 2009)

1.

ONDAS MECÁNICAS
Las ondas (ya sea del océano, sobre una cuerda, sísmicas o sonoras en el aire)
tienen como fuente una vibración.En el caso del sonido, no solo es la fuente un
objeto que vibra, sino que también el detector (el tímpano del oído o la
membrana del micrófono): Sin duda, el medio en el que viaja la onda también
vibra.

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Figura 2.

Si alguna vez ha observado las olas del mar moviéndose hacia la costa, tal vez se
ha preguntado si éstas llevaban agua a la playa. Esto, de hecho no ocurre, lasondas de agua se mueven con velocidad distinguible; pero cada partícula del
agua en sí, sólo oscila alrededor de un punto de equilibrio. Esto se demuestra en
forma clara cuando se observan las hojas sobre un estanque mientras lo surcan
las ondas. Las hojas (o un corcho) no son empujadas hacia delante por las olas,
simplemente oscilan alrededor de un punto de equilibrio debido a que éste es elmovimiento de la misma agua.

Figura 3.

Onda: perturbación en un medio que, una vez empezada, se propaga por sí
misma en el medio, moviéndose en el espacio y en el tiempo
Una onda periódica o continua, mostrada en la figura, tiene como fuente una
perturbación que es continua y oscilante, esto es, la fuente es una vibración u
oscilación. En la primera figura, una mano hace oscilar un extremo de lacuerda.
Las ondas de agua pueden producirse mediante cualquier objeto que vibre
colocado en la superficie como su mano.
Representación espacio-temporal de una onda periódica:
La amplitud de la onda es la máxima altura de una cresta o la máxima
profundidad de un valle, en relación con el nivel normal (o de equilibrio); la
oscilación completa de una cresta a un valle es el doble de amplitud.

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Ondas

t1
t2
t3
t4
espacio

x

Figura 4.

Amplitud de la onda en el espacio para cuatro tiempos distintos: t1 < t2< t3< t4.

t2
t1

t3
tiempo

t4
Figura 5.

Amplitud de la onda en el punto x como función del tiempo.
La onda periódica: es una forma de la perturbación que se repite cíclicamente,
tanto en el espacio como en el tiempo.
La distancia entre dos crestas consecutivas se llamalongitud de onda.
: longitud de onda, distancia entre dos partes de la onda de igual amplitud,
pertenecientes a ciclos vecinos.







espacio
Figura 6.

: período, tiempo requerido para que un punto dado realice una oscilación
completa.

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


tiempo
Figura 7.

: longitud de onda se mide en, metros, micrones, nanómetros, angstroms, etc.
: tiempo se mide en, segundos,microsegundos, etc.
La frecuencia f, es el número de crestas (o de ciclos completos) que pasan por
un punto dado por unidad de tiempo. El periodo T es 1/f.
La velocidad de la onda: v, es la velocidad con la que la cresta de la onda se
mueve en apariencia (la velocidad de la onda es distinta de la velocidad de una
partícula del medio. Por ejemplo, para una onda que viaja a lo largo de una
cuerda lavelocidad de la onda es paralela a la cuerda, mientras que la velocidad
de una partícula de la misma es perpendicular a ésta).
Como una cresta la onda se mueve una distancia de una longitud de onda , en
un periodo T, la velocidad de onda.

vf

(4.1)

La velocidad de una onda en una cuerda tensa depende de la tensión en la
misma, F y de la masa por unidad de longitud, ; para ondas de amplitudpequeña, la relación es

v

F



(4.2)

EJEMPLO
Una onda cuya longitud de onda es 0,50 m se mueve hacia abajo por un alambre
de 300 m de largo cuya masa total es 30 kg. Si el alambre se encuentra bajo
una tensión de 4000 N, ¿cuál es la velocidad y frecuencia de la onda?
Solución
A partir de la ecuación de la velocidad de la onda en una cuerda,

v

4000 N
 200m / s
(30kg ) /(300m)

La frecuencia...