Parámetros del movimiento ondulatorio

Una onda es una perturbación que se propaga a través de un determinado medio o en el vacío, con transporte de energía pero sin transporte de materia. Es fácil imaginarse un tipo de ondas, que denominamos transversales, como las que se producen en la superficie de un estanque cuando dejamos caer una piedra sobre el agua, en las cuales se produce una perturbación o vibración en una dirección perpendicular a la de propagación de la onda. Si pudiéramos tomar una instantánea de la onda se obtendría una imagen similar a ésta:

onda_simple

La descripción de estos movimientos se realiza mediante una ecuación de onda que determina cuál es el estado de perturbación de cada uno de los puntos situados en la dirección de propagación (x) en un instante cualquiera (t). Aunque la onda no propaga materia, es decir, las partículas no se desplazan en la dirección de propagación, éstas sí efectúan un movimiento vibratorio que las sitúa en cada momento a una determinada distancia del punto de equilibrio, que se denomina elongación (y). La ecuación de onda es una función y = f(x,t) que suele expresarse mediante una serie de magnitudes o parámetros característicos del movimiento ondulatorio:

  • La amplitud: es la elongación máxima o, lo que es lo mismo, la máxima distancia de cualquier punto de la onda medida respecto a su posición de equilibrio. Su símbolo es A y se expresa en unidades de longitud (m).
  • La longitud de onda: es la distancia que existe entre dos puntos sucesivos que se encuentran en el mismo estado de vibración (misma elongación, velocidad, aceleración…). Se simboliza mediante la letra griega λ (lambda) y se expresa en unidades de longitud (m).
onda1

Los máximos de amplitud se denominan crestas; los mínimos, valles. La distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos se corresponde con la longitud de onda.

  • El periodo: es el tiempo necesario para describir una oscilación completa o, también, el tiempo que emplea la onda en recorrer una longitud de onda. Su símbolo es T y se expresa en unidades de tiempo (s).

periodo amplitud

  • La frecuencia: es el número de oscilaciones por unidad de tiempo. Se simboliza mediante f o con la letra griega ν (leída ni o nu) y su unidad es el s–1 o hercio (Hz).

frecuencia-onda

La frecuencia y el periodo se relacionan mediante:

relacion-periodo-frecuencia

Relación entre la frecuencia y el periodo

Teniendo en cuenta estas definiciones es posible determinar, de una manera sencilla, la velocidad de propagación de la onda:

velocidad-propagacion-onda

Figure_18_02_02a.jpg

Así, aunque no entraremos en detalles, sirva de ejemplo la ecuación de onda que relaciona estas magnitudes para una onda armónica, que puede escribirse como:

ecuacion-onda-armonica

Actividad de consolidación

A continuación se resuelve un ejercicio en el que se realiza una primera aproximación a las principales magnitudes o parámetros característicos del movimiento ondulatorio: amplitud, frecuencia, periodo, longitud de onda y velocidad de propagación.

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