Explorando el Movimiento Ondulatorio: Tipos, Ecuaciones y Fenómenos

Movimiento Ondulatorio: Fundamentos y Características

El movimiento ondulatorio es una forma de transmisión de energía, sin transporte neto de materia, mediante la propagación de una perturbación.

Tipos de Ondas

• Ondas Mecánicas: Necesitan un medio material elástico para su propagación.
• Ondas Electromagnéticas: Producidas por oscilaciones de campos eléctricos y magnéticos; no necesitan un medio material para propagarse.
• Ondas Longitudinales: La dirección de vibración coincide con la dirección de propagación.
• Ondas Transversales: Se propagan perpendicularmente a la dirección en que vibran las partículas.

Ecuación de la Onda Armónica

Posición: y = A sen(ωt - kx + Φ)

Velocidad: v = Aω cos(ωt - kx + Φ)

Aceleración: a = -Aω² sen(ωt - kx + Φ)

Condiciones de Máxima

Posición Máxima: Y_max = A

Velocidad Máxima: V_max = Aω

Aceleración Máxima: a_max = Aω²

Magnitudes del Movimiento Ondulatorio

• Amplitud: Máxima elongación con la que vibran las partículas en el medio.
• Periodo: Intervalo de tiempo que transcurre entre dos estados idénticos y sucesivos de la perturbación en un punto.
• Frecuencia: Número de oscilaciones que se producen en un segundo.
• Longitud de Onda: Intervalo de longitud entre dos puntos sucesivos que se encuentran en idéntico estado de perturbación.
• Número de Ondas: Contenidas en una elongación de 2π.
• Velocidad de Propagación: Distancia a la que se transmite la onda dividida por el tiempo que emplea en ello.
• Intensidad del Movimiento Ondulatorio: Cantidad de energía que atraviesa perpendicularmente la unidad de superficie colocada en dicho punto en la unidad de tiempo.
• Energía: La energía con la que se propaga una onda es proporcional al cuadrado de la amplitud y al cuadrado de la frecuencia.

Fenómenos Ondulatorios

• Reflexión: Cuando una onda llega a una superficie reflectante y cambia su dirección de propagación.
• Refracción: Se produce cuando una onda llega a una superficie de separación de dos medios de propagación distintos. Al atravesar la superficie, se propaga por el segundo medio, modificando su velocidad de propagación y dirección.
• Índice de Refracción Absoluto: Es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío (c) y la velocidad de la luz en el medio (v): n = c/v.
• Índice de Refracción Relativo: n₂₁ = n₂/n₁ = v₁/v₂.
• Reflexión Total: El rayo reflejado se aleja de la normal. Este fenómeno se produce a partir del ángulo límite.
• Ángulo Límite: Es aquel ángulo de incidencia al que corresponde un ángulo de refracción de 90°.

Fuerzas y Leyes Relacionadas

• Fuerzas entre Corrientes Eléctricas: Las fuerzas magnéticas se deben a corrientes eléctricas y a imanes.
• Fuerzas entre Corrientes Paralelas: F/L = μ₀ I₁ I₂ / (2πd)
• Amperio: Es la intensidad de corriente eléctrica que circula por un conductor.
• Ley de Faraday y Lenz: El fenómeno de inducción magnética es la variación del número de líneas del campo magnético que atraviesa el circuito. Flujo magnético → Φ = B · S = B · S cosθ

Variación del Flujo Magnético

E = -N dΦ/dt

B perpendicular a S (vectores) → mínimo

B paralelo a S (vectores) → máximo

• Ley de Lenz: El sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que la produce.
• Ley de Faraday: La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual a la velocidad con que varía el flujo magnético a través de dicho circuito, cambiando el signo: E = -dΦ/dt.