Ondas en Física: Definición, Tipos y Fórmulas. Ondas en Física, las ondas son perturbaciones que se propagan a través del espacio sin transportar materia, solo energía.
El elemento que causa una onda se llama fuente; por ejemplo, una piedra arrojada a un río generará ondas circulares.
Índice
Ondas en Física – Tipos de onda que existen
Ejemplos de ondas son: ondas del mar, ondas de radio, sonido, luz, rayos X, microondas, entre otros.
La parte de ondas en física que estudia las ondas y sus características se llama onda.
Características de las ondas
Para caracterizar las ondas en física usamos las siguientes cantidades:
- Amplitud: corresponde a la altura de la onda, marcada por la distancia entre el punto de equilibrio (descanso) de la onda a la cresta. Tenga en cuenta que la «cresta» indica el punto máximo de la onda, mientras que el «valle» representa el punto mínimo.
- Longitud de onda: Representada por la letra griega lambda (λ), es la distancia entre dos valles o dos crestas sucesivas.
- Velocidad: representada por la letra (v), la velocidad de una onda depende del medio en el que se propaga. Por lo tanto, cuando una onda cambia su medio de propagación, su velocidad puede cambiar.
- Frecuencia: representada por la letra (f), en el sistema internacional la frecuencia se mide en hertz (Hz) y corresponde al número de oscilaciones de onda en un intervalo de tiempo dado. La frecuencia de una onda no depende del medio de propagación, solo la frecuencia de la fuente que produjo la onda.
- Periodo: representado por la letra (T), el período corresponde al tiempo de una longitud de onda. En el sistema internacional, la unidad de medida para el período es segundos.
Tipos de ondas
En cuanto a naturaleza, hay dos tipos de ondas:
- Ondas Mecánicas: Para que se produzca la propagación, las ondas mecánicas necesitan un medio material, por ejemplo, ondas de sonido y ondas en una cuerda.
- Ondas electromagnéticas: En este caso, no hay necesidad de un medio material para que la onda se propague, por ejemplo, ondas de radio y luz.
Clasificación de ondas
De acuerdo a dirección de propagación de ondas, se clasifican en:
- Ondas unidimensionales: las ondas que se propagan en una dirección.
Ejemplo: ondas en una cuerda. - Ondas bidimensionales: las ondas que se propagan en dos direcciones.
Ejemplo: ondas que se propagan en la superficie de un lago. - Ondas tridimensionales: las ondas que se propagan en todas las direcciones posibles.
Ejemplo: ondas sonoras.
Las ondas también se pueden clasificar de acuerdo a dirección de vibración:
- Ondas longitudinales: La vibración de la fuente es paralela al desplazamiento de la onda.
Ejemplo: ondas de sonido
- Ondas Transversales: La vibración es perpendicular a la propagación de ondas.
Ejemplo: agitar en una cuerda.
Fórmulas
Relación entre periodo y frecuencia
El período es el inverso de la frecuencia.
Velocidad de propagación
La velocidad también se puede calcular en función de la frecuencia sustituyendo el período por el inverso de la frecuencia.
Ejemplo
¿Cuál es el período y la velocidad de propagación de una onda con una frecuencia de 5Hz y una longitud de onda de 0.2 m?
Como el período es el inverso de la frecuencia.
Para calcular la velocidad, utilizamos la longitud de onda y la frecuencia, así:
Fenómenos Onduladores
Reflexión
Una onda que se propaga en un medio dado cuando se encuentra con un obstáculo puede reflejarse, es decir, invertir la dirección de propagación.
Tras la reflexión, la longitud de onda, la velocidad de propagación y la longitud de onda no cambian.
Un ejemplo es cuando una persona grita en un valle y escucha unos segundos después el eco de su voz.
A través del reflejo de la luz podemos ver nuestra propia imagen en una superficie pulida.
Refracción
La refracción es un fenómeno que ocurre cuando una onda cambia el medio de propagación. En este caso, puede ocurrir un cambio en el valor de la velocidad y la dirección de propagación.
Las ondas en una playa rompen en paralelo a la orilla debido al fenómeno de la refracción. El cambio en la profundidad del agua (medio de propagación) hace que cambie la dirección de las ondas, haciéndondas paralelas a la orilla.
Difracción
Las ondas esquivan los obstáculos. Cuando esto ocurre, dijimos que la onda sufrió difracción.
La difracción nos permite escuchar, por ejemplo, a una persona parada al otro lado de una pared.
Al pasar un obstáculo, las ondas se dispersan.
Interferencia
Cuando dos ondas en física se encuentran, se produce una interacción entre sus amplitudes llamada interferencia.
La interferencia puede ser constructiva (amplitud aumentada) o destructiva (amplitud disminuida).
Ondas estacionarias
Las ondas estacionarias se producen por la superposición de ondas periódicas iguales y direcciones opuestas.
Cuando se produce una interferencia constructiva y destructiva, presentan puntos que vibran y otros que no vibran.
Podemos producir ondas estacionarias en una cuerda con extremos fijos, como las cuerdas de una guitarra.
Ejercicios de ingreso a la universidad
1. (ENEM – 2016)
El electrocardiograma, un examen utilizado para evaluar la condición cardíaca de un paciente, es el registro de la actividad eléctrica del corazón durante un cierto período de tiempo. Un ambiente de temperatura agradable. En estas condiciones, una frecuencia cardíaca entre 60 y 100 latidos por minuto se considera normal.
Según el electrocardiograma presentado, se identifica que la frecuencia cardíaca del paciente es
a) Normal.
b) Por encima del valor ideal
c) Debajo del valor ideal
d) Cerca del límite inferior
e) Cerca del límite superior
2. (ENEM – 2013)
Al viajar en avión, los pasajeros deben apagar todos los dispositivos cuya operación implica la emisión o recepción de ondas electromagnéticas. El procedimiento se utiliza para eliminar las fuentes de radiación que pueden interferir con las comunicaciones de radio de los pilotos con la torre de control.
La propiedad de las ondas emitidas que justifica el procedimiento adoptado es el hecho de que
a) Tienen fases opuestas
b) Son audibles
c) Tienen intensidades inversas
d) Son de la misma amplitud
e) Tener frecuencias cercanas
3. (ENEM – 2013)
Una manifestación común de los fanáticos en los estadios de fútbol es el ola mexicano. Los espectadores de una línea, sin moverse y sin moverse lateralmente, se paran y se sientan, sincronizados con los de la línea adyacente. El efecto colectivo se extiende a través de los espectadores del estadio, formando una onda progresiva, como se ilustra.
La velocidad de propagación de esta «onda humana» se estima en 45 km / h, y cada período de oscilación contiene 16 personas, que se paran y se sientan ordenadamente y a 80 cm de distancia.
En este ola mexicano, la frecuencia de onda, en hercios, es un valor más cercano a
a) 0.3
b) 0.5
c) 1.0
d) 1.9
e) 3.7