Onda Transversal

Propiedades de las ondas transversales

La principal propiedad que separa las ondas transversales de todos los demás tipos de ondas es el hecho de que oscilan perpendicularmente a su dirección de movimiento. Pero ésta no es la única propiedad que tiene una onda transversal. En primer lugar, una onda transversal siempre tendrá una distancia entre sus máximos y sus mínimos, o crestas y depresiones respectivamente. La posición central, alrededor de la cual oscilan las partículas, se conoce como posición de reposo o equilibrio. La distancia a la que se encuentra una partícula de la posición de equilibrio se denomina desplazamiento. El desplazamiento máximo se produce cuando una partícula está en una cresta o en una depresión y se denomina amplitud de la onda. La distancia entre dos crestas o depresiones sucesivas se conoce como longitud de onda de la onda. El periodo de una onda transversal es el tiempo que transcurre para que se complete toda una longitud de onda, y la frecuencia es la frecuencia con que se producen estos periodos en el espacio de un segundo. A continuación se indican todas estas propiedades.

Una onda transversal con todas las propiedades etiquetadas.

Diferencia entre ondas transversales y ondas longitudinales

Si las ondas transversales existen en una cara de la moneda, sin duda en la otra cara de esa moneda estarían las ondas longitudinales. Las ondas longitudinales son muy parecidas a las ondas transversales, con una diferencia clave que las diferencia. Mientras que las partículas de las ondas transversales oscilan perpendicularmente a la dirección del movimiento, las partículas de las ondas longitudinales se mueven paralelamente a la dirección del movimiento de la onda. Ésta es la principal propiedad que diferencia a estas dos ondas, pero esta diferencia también da lugar a otras diferencias entre ambas. Un buen ejemplo de ondas longitudinales son las ondas sonoras, que empujan hacia delante las partículas del aire en la misma dirección que la dirección en la que viaja la onda sonora.

Como una onda transversal oscila arriba y abajo mientras se desplaza a izquierda y derecha, actúa en dos dimensiones distintas. Este no es el caso de las ondas longitudinales, ya que no actúan arriba y abajo, sólo siempre a izquierda y derecha. Esto significa que las ondas longitudinales sólo actúan siempre en una única dimensión.

Las ondas longitudinales pueden crearse en cualquier estado de la materia, ya sea sólido, líquido o gaseoso. Las ondas transversales no tienen la misma capacidad, pueden crearse en los sólidos y en la superficie de un líquido, pero no pueden producirse en absoluto en los gases.

Por último, aunque sabemos que las ondas transversales tienen crestas y depresiones, como las ondas longitudinales no actúan hacia arriba ni hacia abajo, no las tienen. En cambio, tienen periodos en su onda con más y menos compresión, cuyos puntos más altos se conocen como compresiones, y los más bajos como rarefacciones. La imagen siguiente muestra una comparación entre una onda transversal y una longitudinal. La onda longitudinal se monta en un slinky. Cada bucle del slinky oscila a izquierda y derecha y la onda se desplaza paralelamente a él (a izquierda o derecha).

Esta imagen muestra la diferencia entre ondas transversales y ondas longitudinales, Flickr.com

Ejemplos de ondas transversales

Ya sabemos lo que son las ondas transversales y lo que hacen. Pero, ¿dónde podemos encontrarlas y cómo se utilizan? Bueno, ya hemos mencionado el que posiblemente sea el ejemplo más importante de onda transversal: las ondas luminosas. Todos los tipos de luz visible se componen de ondas transversales increíblemente diminutas que viajan hasta tus ojos, permitiéndote ver. Además de la luz del espectro visible, todas las ondas del espectro electromagnético, desde las ultravioletas y las infrarrojas hasta los rayos X y gamma, son ondas transversales.

Otro gran ejemplo de ondas transversales es algo que puedes probar con cualquier masa de agua. Si tiras un guijarro, o simplemente tocas la superficie con el dedo, verás que surgen ondas desde el punto de contacto con el agua. Estas ondulaciones son ondas transversales, cuya cresta se encuentra en la parte superior de la ondulación y cuya trayectoria se aleja del punto de contacto. Por ello, podemos imaginar estas ondulaciones como una especie de olas diminutas.

Hablando de olas, las enormes olas de un tsunami pueden considerarse tanto olas transversales como longitudinales, dependiendo de la parte del ciclo de vida de las olas que estés observando. Al principio de la formación de un tsunami, se trata de una onda transversal, un terremoto bajo el agua, que desplaza su energía al agua, y la onda se mueve como tal hasta que llega a la superficie, donde se convierte en longitudinal. La imagen siguiente muestra la naturaleza transversal de un tsunami o maremoto.

Ejemplo de un tsunami actuando como ola transversal. Wikimedia Commons

Por último, y ya que hablamos de terremotos, estas catástrofes naturales también son buenos ejemplos de ondas transversales o, al menos, de una parte de su proceso. Las ondas "S", lo que conocemos como el rápido movimiento ascendente y descendente que experimentamos durante un terremoto, es una onda transversal. A medida que la energía viaja hacia el exterior desde el epicentro y en paralelo a la superficie de la Tierra, la cresta y la depresión hacen oscilar la roca y el suelo hacia arriba y hacia abajo, provocando este efecto.

La ecuación de la onda transversal

Las ondas transversales poseen muchas propiedades y variables que hay que determinar. En consecuencia, una sola ecuación no nos va a proporcionar todos los datos que necesitamos para comprender plenamente una onda transversal. Sin embargo, aquí tienes dos ecuaciones especialmente útiles:

\[f=\frac{1}{T}\]

Esta ecuación sirve para calcular la frecuencia \(f\) de una onda transversal, medida en hercios (\(\mathrm{Hz}\)). La variable \(\mathrm{T}\) se conoce como periodo de la onda, que es el tiempo que tarda la onda en completar un ciclo completo, desde el inicio de una cresta hasta el final de la depresión siguiente. Se mide en segundos (\(\mathrm{s}\)).

\[v=f \lambda \]

Esta última ecuación se utiliza para calcular la velocidad de una onda, y lo rápido que viaja en una dirección específica, medida en metros por segundo (\(\mathrm{m/s}\)). La variable \(\lambda\) se conoce como la longitud de onda de la onda, que es la distancia física entre el inicio de un ciclo y el inicio del ciclo siguiente. Se mide en metros (\(\mathrm{m}\)).