Que es una onda

Conoce que es una onda, sus características y su posible calculo matemático. 


Sabemos que los temblores, el sonido, la luz, los microondas, las radios y las radiografías son algunos de los innumerables ejemplos de fenómenos que están relacionados con las ondas, para definir con claridad a que nos estamos refiriendo cuando hablamos de onda, es preciso analizar los elementos en común que poseen los ejemplos antes mencionados. De esta forma definimos onda como una perturbación que propaga energía con cierta velocidad y es descrita por una fórmula matemática que depende de su amplitud, longitud de onda angular y frecuencia angular.

Definición

Una onda es una perturbación (pulso) surgida desde un punto de origen que se propaga en todas direcciones a través del medio que rodea dicho punto, dicho de otro modo, se denomina onda al conjunto de vibraciones de las partículas de un medio producidas por una misma fuente, estas vibraciones de traspasan de una partícula a sus colindantes por lo que mientras más alejadas estén del foco, más tarde comenzarán a moverse las partículas.

La velocidad de propagación será  igual en todas direcciones sólo si las características físicas, como temperatura y densidad, son iguales en todo el medio, diremos entonces que el medio es isótopo.

Llamaremos punto de equilibrio (o eje de equilibrio) a la posición de reposo de las partículas, cuando son afectadas por la onda describen un movimiento armónico simple (M.A.S) alrededor de ese punto, similar al de un péndulo, subiendo y bajando o moviéndose hacia adelante y hacia atrás según sea el caso. Estos movimientos dan origen a crestas, cuando la partículas están por sobre el eje de equilibrio, y valles, si las partículas se encuentran bajo el eje de equilibrio; en el segundo tipo de movimiento (movimiento horizontal), se generan compresiones, cuando las partículas su mueven hacia adelante, y dilataciones, cuando se mueven hacia atrás.

La imagen clásica de una onda (más abajo), corresponde a una fotografía de la perturbación propagándose, muestra la posición de todas partículas que están realizando un M.A.S.vertical en un instante determinado.

onda1

Una de las características  más importantes de las ondas es que transportan energía, NO materia. Las olas del mar, por ejemplo, describen un movimiento ondulatorio y, claramente, las moléculas de agua no avanzan por el océano (o las playas estarían inundadas y el mar vacío) sino que sólo se mueven verticalmente sin acercarse a la orilla. Lo mismo ocurre con las ondas sonoras, transportan una gran cantidad de energía que es liberada de forma natural por la tierra, aunque muchas veces resulta destructiva para las personas.

Fórmula matemática

La onda más sencilla o fundamental es la de tipo sinusoidal, ella se describe matemáticamente a través de la siguiente ecuación:

onda

Donde:

A: Amplitud de onda

k: Número de onda angular

w: Frecuencia angular

Para comprender esta fórmula es necesario conocer algunos conceptos.

Amplitud (A): Elongación máxima o punto máximo de una cresta (o valle). Cuando hablemos de elongación, haremos referencia a la distancia entre el eje de equilibrio y la posición de la partícula en vibración.

Longitud de onda(l): Distancia entre dos puntos con elongación máxima consecutivos. Corresponde a un ciclo completo de movimiento, pasada una longitus de onda el movimiento comienza a repetirse.

Frecuencia (f): Cantidad de ciclos por segundo, se calcula dividiendo la cantidad de longitudes de onda en el período necesario para que sucedan. Se mide en Hertz

Número de onda angular (k): Se relaciona con la longitud de onda mediante la siguiente fórmula

w

Frecuencia angular (w): Frecuencia medida en radianes por segundo, se relaciona con la frecuencia medida en Hertz mediante la siguiente fórmula

w