Ondas mecánicas

TEMA 8: MOVIMIENTO ONDULATORIO: ONDAS MECÁNICAS
1. CONCEPTO DE ONDA
Una ondulación es una transmisión de información mediante ondas
Una onda es una perturbación que transmite energía de un punto a otro sin que exista transporte neto de materia. Tipos de onda:
Ondas mecánicas. Son aquellas que necesitan un medio material para transmitirse. En ellas se transmite energía mecánica.
Ondaselectromagnéticas. Son aquellas que no requieren un medio material para su propagación y pueden transmitirse en el vacío. En ellas se transmite energía electromagnética.
1.1. REPRESENTACIÓN DE UNA ONDA
El foco es el lugar donde se genera la perturbación.
El medio es el espacio físico en se desarrolla la perturbación. Si se trata de ondas mecánicas será el medio físico o material y si se trata deondas electromagnéticas el medio es el vacío.

El retardo es el tiempo que transcurre entre que se genera la perturbación (foco) hasta que se llega al punto x. Todas las ondas tienen un cierto retardo, no existen ondas con velocidad infinita.
Si nos referimos a la transmisión del sonido por el aire, lo que en realidad representamos es la variación de la presión del aire ya sea en función de ladistancia al foco emisor o del tiempo.
Tratándose de algún tipo de radiación electromagnética, como la luz, cuando decimos que se propaga en forma de ondas, lo que queremos indicar es que un campo eléctrico y magnético varían de forma oscilatoria con el tiempo y la distancia.
1.2. CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS
Según el número de dimensiones en que se propaga la onda
Unidimensionales. Si se propaga enuna única dirección, como una cuerda.
Bidimensionales. Si se propagan en dos direcciones, como el agua.
Tridimensionales. Si se propagan en todas las direcciones, como las ondas esféricas: el sonido, la luz y las radiaciones electromagnéticas en general.
Según la coincidencia o no entre la dirección de oscilación de la propiedad perturbada y la de propagación de la onda
Longitudinales. Si ladirección de la perturbación y la de la propagación de la onda coinciden.
Transversales. Si la dirección de la perturbación y la de la propagación de la onda son perpendiculares.
Según la continuidad de la perturbación
Pulso. Si la perturbación es instantánea, por lo que se genera una única onda.
Tren de ondas. Si la perturbación es continua, por lo que se generan múltiples ondas.
2.PROPAGACIÓN DE ONDAS MECÁNICAS
Para que una onda mecánica se propague, el medio ha de cumplir dos requisitos: debe tener elasticidad e inercia. La elasticidad del medio da lugar a la aparición de fuerzas restauradoras cuando una porción del mismo es apartada de su posición equilibrio. La inercia es la que en última instancia explica el tipo de movimiento debido a la perturbación.
2.1. VELOCIDAD DEPROPAGACIÓN DE LAS ONDAS MECÁNICAS
La velocidad de propagación depende del medio. Para determinar la velocidad de propagación, bastaría con medir el tiempo que tarda el pulso en recorrer la longitud de la cuerda. La velocidad será mayor cuanto más tensa esté la cuerda. Si la cuerda es más pesada, la velocidad de propagación es menor.

Donde es la tensión de la cuerda (propiedad elástica) y , ladensidad lineal, es decir, la masa por unidad de longitud de la cuerda (propiedad inercial).
2.2. ECUACIÓN DE PROPAGACIÓN DE UNA ONDA MECÁNICA
La función de onda es la expresión matemática que representa la propagación de una onda, es una función de la coordenada de la dirección de avance y del tiempo.

Para determinar la forma en que aparecen relacionadas las variables x y t en la función deonda, analizaremos el movimiento de una onda unidimensional que se mueve hacia la derecha, visto desde dos sistemas de referencia distintos: uno en reposo relativo, O, y otro en movimiento relativo O’.
En ambos casos se está describiendo la misma onda, por lo que: f (x, t) = f (x’). Las coordenadas en ambos sistemas de referencias se relacionan del siguiente modo: y’ = y; x’ = x - vt.
Por lo...