Entendiendo el Movimiento Ondulatorio: Propagación y Características de las Ondas

Una onda provoca un transporte de energía sin que exista transporte de materia. Se llama movimiento ondulatorio a la propagación de un movimiento vibratorio a través de un medio. La perturbación que se origina se llama onda. Las clasificamos según sus características: unidimensionales (la onda se propaga en una dirección), bidimensionales (en una superficie plana), tridimensionales (en las tres direcciones del espacio). Según la dirección en que vibran las partículas del medio con relación a la dirección de avance de la onda, tenemos:

• Ondas longitudinales: las partículas del medio vibran en la misma dirección en la que avanza la perturbación, como las ondas sonoras.
• Ondas transversales: las partículas del medio vibran en dirección perpendicular a la de avance de la perturbación, como las que produce una piedra al caer en un estanque.

Propagación de energía en el movimiento ondulatorio. El movimiento ondulatorio se caracteriza por la propagación de un movimiento vibratorio a través de un medio. Hay transporte de energía, pero no de materia. Suponiendo que no hay rozamiento, la energía se puede expresar como: E = (k·A²)/2, donde K es la constante de elasticidad, k = m·ω². La potencia de una onda es la energía que transporta por unidad de tiempo y se mide en vatios (W). Se denomina frente de una onda al conjunto de todos los puntos del medio que se encuentran en el mismo estado de vibración cuando los alcanza un movimiento ondulatorio. La energía que se origina en el foco de la onda armónica se reparte en los puntos del medio que forman parte del mismo frente. La intensidad de una onda es la potencia por unidad de la magnitud que define el frente de onda. Para una onda unidimensional, I = potencia que alcanza en el punto; para una bidimensional, I = potencia por unidad de longitud; para una tridimensional, I = potencia por unidad de superficie. Sin embargo, en las ondas armónicas bidimensionales y tridimensionales se produce una disminución de la amplitud de la perturbación a medida que nos alejamos del foco. Esto se conoce como atenuación. En una situación real, cuando la onda atraviesa un medio material, sus partículas sufren rozamiento, lo que hace que disminuya la energía que transporta la onda y su intensidad. Esto se denomina absorción, que depende de las características del medio y de la frecuencia de la onda. La intensidad de la onda tras atravesar un espesor X se expresa como:

I = I₀·e^-B·x. Algunos materiales se utilizan para reducir el efecto de una perturbación. Se caracterizan por el espesor de semiabsorción, que es el que debe tener el material para que la perturbación reduzca su intensidad a la mitad: D_1/2 = (ln2)/B.

Cómo se propagan las ondas: Principio de Huygens.

Cuando se coloca una pantalla con una ranura en el camino de un haz de luz, un sonido o las ondas que se producen al tirar una piedra al agua, en la propia ranura se produce una nueva onda que lleva la luz, el sonido o las ondas al otro lado de la pantalla y a ambos lados de la ranura. Este fenómeno se llama difracción y no se puede explicar suponiendo que las perturbaciones señaladas se propagan de forma similar a las partículas. Si colocamos una pantalla con una ranura en el camino de las partículas que lanza el cañón, la mayoría incidirán enfrente de la ranura y apenas habrá partículas a los lados de la misma. En cambio, si colocamos una pantalla con una ranura en el camino de una onda, después de la ranura aparecerá una nueva onda que lleva la perturbación también a ambos lados de la misma. Huygens estableció su principio, según el cual las ondas avanzan de tal forma que cada punto de un frente de ondas se convierte en un foco emisor de una onda de las mismas características. La envolvente de las ondas que resultan de los distintos puntos de un frente forma el nuevo frente de onda.