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Las ondas son perturbaciones que se propagan en el espacio y el tiempo. Puesto que son funciones del espacio y del tiempo, son entidades dinámicas. Es importante destacar que las ondas no necesitan necesariamente un medio material para propagarse (las ondas electromagnéticas serían un ejemplo de ello); aunque ese suele ser el caso de las ondas con las que estamos…
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Jetzt kostenlos anmeldenLas ondas son perturbaciones que se propagan en el espacio y el tiempo. Puesto que son funciones del espacio y del tiempo, son entidades dinámicas. Es importante destacar que las ondas no necesitan necesariamente un medio material para propagarse (las ondas electromagnéticas serían un ejemplo de ello); aunque ese suele ser el caso de las ondas con las que estamos en contacto diariamente, especialmente la mayoría de las ondas longitudinales.
Las ondas periódicas son ondas con un patrón repetitivo, normalmente en el espacio.
Mientras que, por ejemplo, las olas del océano (un contraejemplo) no están perfectamente sincronizadas para aparecer en una playa a intervalos regulares; su espaciado, por tanto, tampoco es siempre el mismo.
Otro ejemplo lo encontramos cuando lanzamos una piedra en un lago: el espaciado entre las ondas de agua es casi exactamente el mismo, aunque, por supuesto, la perturbación no dura para siempre.
También debemos recordar que las ondas no siempre desplazan la materia del medio en el que se propagan. Mientras que las olas del océano sí desplazan el agua, las vibraciones en una cuerda no trasladan ninguna cantidad de materia, ya que la cuerda, incluidos los extremos, permanecen en su posición.
Las principales características de las ondas periódicas son:
\[v=f\cdot \lambda\]
\[T=\dfrac{1}{f}\]
Echa un vistazo las siguientes imágenes de una onda periódica y otra no periódica:
Independientemente de su naturaleza, las ondas transfieren energía de un punto del espacio a otro. La intensidad y la eficacia de este proceso dependen de las diversas características de la onda.
Por ejemplo, la intensidad de una fuente de luz depende de la amplitud de la onda: cuanto mayor sea la amplitud, más brillante será la señal. Sin embargo, se trata de una medida extensiva; ya que, duplicando el número de bombillas, obtendríamos el doble de amplitud de la onda total.
Por otra parte, encontramos que la frecuencia también está relacionada con la energía, puesto que es una señal de la cantidad de movimiento que la onda lleva consigo. En el caso de la radiación luminosa, esto se traduce en que la luz azul y violeta es más energética que la amarilla o la roja. Esta es una medida intensiva de la energía de las ondas.
Fig. 3: Una onda transversal y una onda longitudinal ilustrada por el movimiento de un muelle.
A continuación vamos a hablar de las principales características de las ondas longitudinales y transversales, ya que esto nos servirá para aprender cuáles son los lugares donde aparecen estos conceptos y cómo se manifiestan y aplican.
Las ondas transversales se caracterizan porque el desplazamiento que provocan es perpendicular a la dirección de su movimiento.
El ejemplo más famoso de onda transversal es la propia luz. Consulta la siguiente figura para ver una representación visual de dos ondas transversales periódicas:
Fig. 4. Dos ondas transversales (rosa y azul). El desplazamiento que provocan es perpendicular a su dirección (verde).
En el caso de las ondas transversales, su longitud de onda determina su energía. En la radiación luminosa, la longitud de onda (que está inversamente relacionada con la frecuencia) tiene que ver con el color.
Por ejemplo, hay umbrales de longitud de onda para la luz que podemos ver con nuestros ojos. Las longitudes de onda más largas corresponden a la radiación de radio, como la que utilizamos para que funcione la radio, mientras que las longitudes de onda más cortas corresponden a muchas otras, como las microondas.
Fig. 5: El espectro electromagnético.
Las ondas longitudinales, en cambio, se caracterizan porque el desplazamiento que generan está en la misma dirección que su movimiento.
Podemos pensar en el movimiento de un muelle que se ha estirado y soltado. El aspecto clave aquí es que la dirección de oscilación se encuentra mucho más restringida y que el movimiento genera cambios de densidad (siempre que haya un medio material), ya que algunas regiones estarán más comprimidas o más estiradas. Consulta la siguiente figura para ver una representación visual de una onda longitudinal:
Para terminar, vamos a analizar algunos de los ejemplos más importantes de ondas transversales y longitudinales y sus propiedades.
Como hemos visto, las ondas sonoras y luminosas son muy buenos ejemplos de ondas longitudinales y transversales, respectivamente. Sin embargo, ahora vamos a considerar un ejemplo más visual, que nos permitirá comprender algunas de sus diferencias.
Los terremotos son, esencialmente, perturbaciones generadas en las capas internas de la tierra que se propagan hasta alcanzar la superficie. Las ondas que se generan tienen la particularidad de que, al propagarse en algunos medios sólidos, los desplazamientos que provocan son permanentes en comparación con los desplazamientos provocados en un medio fluido como el agua.
Distinguimos entre:
Las ondas del mar tienen componentes longitudinales y transversales. El componente transversal es el responsable de la elevación de la masa de agua sobre la superficie del mar y el componente longitudinal es el responsable de que se desplacen masas de agua, como se puede ver en la orilla.
Las ondas longitudinales, habitualmente, se generan por diferencias de presión, lo cual suele indicar una propagación de una perturbación en un medio material.
Las ondas longitudinales suelen desplazar materia del medio en el que se propagan y, al oscilar, comprimen y descomprimen periódicamente las partículas del medio en el que se propagan en la dirección de propagación.
Una onda transversal es una perturbación que se propaga en el espacio y en el tiempo y cuyas perturbaciones están dirigidas perpendicularmente a la dirección de propagación. Algunas de sus características son la frecuencia, la amplitud, la fase...
La luz está formada, en su descripción más fundamental, por los campos eléctrico y magnético, cuya propagación en el vacío viene descrita por una ecuación de ondas que da como resultado una onda transversal con el campo eléctrico y el magnético, perpendiculares entre sí.
Las ondas transversales son aquellas que sus oscilaciones son perpendiculares a la dirección de su movimiento. Por otro lado, las ondas longitudinales son aquellas donde su desplazamiento está en la misma dirección que su movimiento.
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