Ondas viajeras

INTRODUCCION
Si bien el fenómeno de las ondas es mucho más complejo y rico que la descripción simplificada, esta nos permite abordar el tema en cuestión desde una perspectiva sencilla en la que se mostraran algunos de los aspectos más representativos de este fenómeno.
Estamos interesados en describir una situación que se produce en muchos campos de la física.
ONDAS VIAJERAS
Una onda es unapropagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vacío.
Los elementos de una onda pueden desglosarse en las siguientes:
• Cresta: La cresta es el punto más alto dedicha amplitud o punto máximo de saturación de la onda.
• Período: El periodo es el tiempo que tarda la onda de ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.
• Amplitud: La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.
• Frecuencia: Número de vecesque es repetida dicha vibración en otras palabras es una simple repetición de valores por un período determinado.
• Valle: Es el punto más bajo de una onda.
• Longitud de onda: Distancia que hay entre dos crestas consecutivas.
Las ondas viajeras son aquellas ondas que se desplazan libremente por el medio. Por ejemplo si suponemos que una soga es tan larga como nosotros queramos la onda quegeneramos en esta, se propagara indefinidamente por la soga. Las ondas viajeras se dividen en transversales y longitudinales.
A continuación mencionaremos algunas de las características de las ondas viajeras:

• En la onda viajera hay una distancia de una longitud de onda entre dos puntos en fase consecutivos.
• En las ondas viajeras todos los puntos situados a distancia menor que la longitud deuna onda están desfasados.
• En las ondas viajeras todos los puntos tienen la misma amplitud.
Vamos a estudiar un ejemplo de onda mecánica: una forma de onda transversal que se desplaza en una cuerda larga y extendida. Suponemos una cuerda “ideal” donde la perturbación, sin importar si se trata de un pulso o un tren de ondas, conserva su forma al difundirse. Para que eso ocurra, han de ser muypequeños las perdidas por fricción y otros mecanismos de disipación de la energía. La perturbación se halla en el plano xy, y se propaga en la dirección x.

a) Pulso transversal presentado como una instantánea en el tiempo t=0. El punto P representa un lugar particular en la fase del pulso, no un punto particular del medio (la cuerda, por ejemplo).
b) En un tiempo t más tarde, el pulso harecorrido una distancia vt en la dirección x positiva. El punto P en la fase también la ha recorrido. El pico del pulse define el origen de la coordenada x.
En la figura se muestra una forma de onda arbitraria en t=0; supongamos que el pulso sigue en la dirección positiva x con una rapidez v. en un tiempo más tarde t, el pulso habrá recorrido una distancia vt, como se muestra en la figura b.
Lacoordenada e indica el desplazamiento transversal de un punto partículas en la cuerda. Depende tanto de la posición x como del tiempo t. Esta dependencia en ambas variables se indica cómo y(x, t).
Se puede representar la forma de onda de la figura a así:
Y(x, 0) = f(x) (1)
Donde f es una función que describe la forma de la onda. En el tiempo t, la forma de onda debe describirse todavía mediante lamisma función f, porque hemos supuesto que la forma no cambia al propagarse la onda. Eb relación con el origen O’ del marco de referencia que se desplaza junto con el pulso, la forma se describe por medio de la función f (x’), como se aprecia en la figura b. la relación entre las coordenadas x en los marcos de referencia es x’ = x –vt, como se ve en la figura b. Así pues, en el tiempo t, la...