Explorando las Ondas: Tipos, Propagación y Principios Físicos

Onda

Propagación de una perturbación a través del espacio desde un punto, sin que haya transporte neto de materia. Se transmite energía y momento lineal (o cantidad de movimiento); la materia no se propaga, sino su estado de movimiento. Es decir, las partículas del medio no se desplazan con la onda, solamente vibran a ambos lados de su posición de equilibrio cuando la onda pasa.

Clasificación de las Ondas

Ondas Mecánicas o Elásticas

Necesitan un medio material para propagarse. Su velocidad de propagación depende de las propiedades elásticas del medio y de su densidad. Un ejemplo claro es el sonido.

Ondas Electromagnéticas

No requieren la presencia de un medio material para propagarse (aunque este puede existir). Su velocidad de propagación depende de la constante dieléctrica y de la permeabilidad magnética del medio, al igual que sucede con los campos eléctrico y magnético. Ejemplos incluyen la luz, las ondas de radio, el radar, entre otras.

Ondas Transversales

La dirección de propagación de la onda es perpendicular a la dirección de vibración de la perturbación. Estas ondas presentan el fenómeno de polarización. Las ondas electromagnéticas y las ondas en el agua son ejemplos típicos. De modo simplificado, una onda transversal puede considerarse como una sucesión de crestas y valles.

Ondas Longitudinales

La dirección de propagación de la onda es la misma que la dirección de vibración de la perturbación. A diferencia de las transversales, no presentan el fenómeno de polarización. El sonido es un ejemplo clásico de este tipo de ondas; también pueden producirse al comprimir una zona de un resorte y luego soltarlo. De modo simplificado, una onda longitudinal puede considerarse como una sucesión de contracciones y dilataciones del medio, por lo que se la denomina también onda de presión.

Onda Armónica

Son ondas descritas utilizando las funciones trigonométricas seno o coseno. Una onda armónica representa la propagación a través del espacio de un Movimiento Armónico Simple (MAS).

Onda Unidimensional

La propagación de la onda ocurre en una sola dirección (por ejemplo, a lo largo del eje X).

Transporte de Energía y Momento en Ondas

En un movimiento ondulatorio, no se propaga materia de un punto a otro del espacio, sino que se propaga la energía de una perturbación. Se puede comprobar experimentalmente que todo tipo de onda —ya sea mecánica, electromagnética, transversal, etc.— transporta energía y momento lineal de unas zonas del espacio a otras. Algunos ejemplos notables incluyen:

• La onda expansiva de una explosión es capaz de provocar muchos destrozos.
• La luz solar o de otro tipo es capaz de producir el efecto fotoeléctrico y producir corriente eléctrica o calentar agua en una placa solar.
• Un láser (luz monocromática) es capaz de cortar un objeto duro o soldar desde dos metales hasta la retina de un enfermo.
• Las ondas de radio o de televisión son capaces de transmitir información.

Principio de Huygens

Cada punto de un frente de onda está dotado de un Movimiento Armónico Simple (MAS) y se comporta, por lo tanto, como un foco emisor de ondas secundarias cuya envolvente constituye el nuevo frente de ondas.