Ondas
Definición
Una onda se define como una perturbación que se propaga a través de un medio (o incluso en el vacío, en el caso de las ondas electromagnéticas) y que transporta energía sin que haya un transporte neto de materia. Es decir, las partículas del medio oscilan alrededor de una posición de equilibrio, pero no se desplazan permanentemente junto con la onda. Lo que avanza es la perturbación y, con ella, la energía asociada.
Para que una onda exista, se necesita una fuente que cree la perturbación inicial y un medio (si es necesario) que permita su propagación. La naturaleza de esta perturbación y del medio determinará las características y el comportamiento de la onda.
Clasificación
TIPOS
Las ondas se pueden clasificar de diversas maneras, dependiendo de sus características inherentes. Aquí exploraremos las clasificaciones más comunes:
Según el Tipo de Onda (Naturaleza de la perturbación y el medio):
* Ondas Mecánicas: Son aquellas que requieren un medio material para propagarse. La perturbación se transmite a través de la interacción entre las partículas del medio. No pueden propagarse en el vacío.
* Ejemplos:
* Ondas sonoras: Son vibraciones de partículas en un medio (aire, agua, sólidos) que se propagan como compresiones y rarefacciones.
* Ondas Electromagnéticas: Son aquellas que no requieren un medio material para propagarse, ya que consisten en la oscilación de campos eléctricos y magnéticos mutuamente perpendiculares y auto-regenerativos. Pueden propagarse en el vacío a la velocidad de la luz (aproximadamente 3 \times 10^8 m/s).
* Ejemplos:
* Luz visible: El espectro de radiación electromagnética que podemos percibir con nuestros ojos.
* Ondas de Materia (Ondas de De Broglie): En la mecánica cuántica, se postula que las partículas subatómicas (como electrones, protones, etc.) también exhiben propiedades ondulatorias. Estas ondas no son perturbaciones en un medio, sino descripciones probabilísticas del comportamiento de las partículas.
Según la Propagación (Dimensiones en las que se propagan):
Ondas Unidimensionales
Se propagan en una sola dirección.
* Ejemplo: Una onda en una cuerda o un pulso en un resorte.
Bidimensionales
: Se propagan en un plano.
* Ejemplo: Olas en la superficie del agua o la expansión de una onda de choque sobre una superficie.
TRIDIMENSIONALES
Se propagan en todas las direcciones del espacio.
* Ejemplo: El sonido propagándose en el aire o la luz emitida por una bombilla.
Según la Orientación (Relación entre la dirección de oscilación y la dirección de propagación):
Ondas transversales
La dirección de oscilación de las partículas del medio (o del campo en el caso de las EM) es perpendicular a la dirección de propagación de la onda.
* Ejemplos:
* Olas en una cuerda: La cuerda se mueve hacia arriba y hacia abajo, mientras la onda avanza horizontalmente.
Ondas Longitudinales
La dirección de oscilación de las partículas del medio es paralela a la dirección de propagación de la onda.
* Ejemplos:
* Ondas sonoras: Las partículas del aire se comprimen y expanden en la misma dirección en que el sonido se propaga.
Elementos de las Ondas
Para describir cuantitativamente una onda, se utilizan varios elementos clave:
Cresta
Cresta (o Valle): Es el punto de máxima (o mínima) amplitud o desplazamiento positivo (o negativo) de la onda con respecto a su posición de equilibrio.
Amplitud
Amplitud (A): Es la máxima distancia o desplazamiento de una partícula del medio desde su posición de equilibrio. Representa la "intensidad" o energía de la onda. Para las ondas electromagnéticas, se refiere a la magnitud de los campos eléctricos y magnéticos. Se mide en unidades de longitud (metros) para ondas mecánicas y en V/m o T para ondas electromagnéticas.
* Longitud de Onda
Es la distancia entre dos puntos consecutivos de la onda que están en la misma fase (por ejemplo, dos crestas consecutivas, dos valles consecutivos o dos puntos de cruce por el equilibrio con la misma dirección de movimiento). Se mide en metros (m).
* Periodo (T): Es el tiempo que tarda una oscilación completa de la onda en pasar por un punto fijo. O lo que es lo mismo, el tiempo que tarda una partícula del medio en completar un ciclo de su movimiento oscilatorio. Se mide en segundos (s).
Ciclo
Una oscilación completa de la onda, desde un punto hasta que la onda vuelve a ese mismo estado de movimiento.
Elongacion(y)
Es la posición de una partícula del medio en un instante dado con respecto a su posición de equilibrio. Puede ser positiva o negativa.
