Fenómenos Ondulatorios: Tipos de Ondas, Propiedades y Ejemplos

SEGÚN TIPO DE ENERGIA

Ondas mecánicas

Necesitan un medio material para transportarse.

Ondas electromagnéticas

No necesitan un medio material para transportarse.

SEGÚN DIRECCIÓN DE VIBRACIÓN Y PROPAGACIÓN

Ondas transversales

Vibran perpendicularmente a la dirección en que avanzan.

Ondas longitudinales

Misma dirección de vibración y propagación.

SEGÚN LA FORMA DE FRENTE DE ONDA

Frente de onda: Conjunto de puntos que están en el mismo estado de vibración.

Ondas esféricas

Aquellas cuyo frente de onda tiene forma circular o de esfera.

Ondas planas

Cuyo frente de onda es plano o con líneas rectas.

SEGÚN EL NÚMERO DE DIMENSIONES EN QUE SE PROPAGA

Ondas unidimensionales

Se propagan en una sola dirección (línea recta).

Ondas bidimensionales

Se propagan en un plano.

Ondas tridimensionales

Se propagan en todo el volumen.

Reflexión

Cuando una onda choca con una superficie y se propaga en el mismo medio. Es decir, un rayo al propagarse se encuentra con la superficie de separación de dos medios y permanece en el medio inicial.

1. El rayo incidente, la recta normal y el rayo reflejado se encuentran en el mismo plano.
2. El ángulo con el que se refleja el rayo es el mismo con el que incide.

Refracción

La refracción ocurre cuando un rayo incide sobre la superficie de separación de dos medios y cambia de medio, cambiando de velocidad y de ángulo.

1. El rayo incidente, la recta normal y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano.
2. La ley de Snell establece una relación entre el índice de refracción de cada medio con el ángulo de corrimiento respecto de la normal. El índice de refracción es la relación existente entre la velocidad de la luz en el vacío con la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula.

v_x: velocidad de la luz en el medio x.

c: es la velocidad de la luz en el vacío (3 x 10⁸ m/s).

n_x: Índice de refracción del medio x.

ÁNGULO LÍMITE

Es el ángulo con el que debe de incidir un rayo sobre la superficie de separación de dos medios para que salga paralelo a la superficie de separación, es decir, se produzca la reflexión total.

PRINCIPIO DE HUYGENS

Un foco emisor genera un frente de ondas, cada punto del nuevo frente de ondas se comporta como foco emisor de ondas secundarias, exactamente iguales a la inicial. En un instante dado, el nuevo frente de ondas es la envolvente de estos frentes de ondas secundarios.

DIFRACCIÓN

Es el cambio en la dirección de propagación que experimenta una onda cuando se encuentra con aberturas u obstáculos con dimensiones comparables a su longitud de onda.

INTERFERENCIA

Se produce cuando coinciden dos o más ondas simultáneamente en un punto del espacio. La onda resultante es la suma de las ondas coincidentes. Estas interferencias pueden ser constructivas o destructivas.

Máximos de Interferencia: X₂-X₁=nλ    n=0,1,2,3…

Mínimos de Interferencia: X₂-X₁= (2n+1)λ/2      n=0,1,2,3….

Los focos emisores de dos ondas exactamente iguales se encuentran a 25.3 m y 27.1 m de un punto determinado. Sabiendo que la longitud de onda (λ) es de 900 cm, determinar si se va a producir interferencia constructiva o destructiva.

Eco y Reverberación

Cuando el sonido reflejado es inteligible por el ser humano como un segundo sonido se denomina eco, pero cuando debido a la forma de la reflexión o al fenómeno de persistencia acústica es percibido como una adición que modifica el sonido original se denomina reverberación.

Cualidades del sonido

• La altura del sonido es la cualidad que diferencia un sonido agudo de un sonido grave.
• La duración corresponde al tiempo que se mantienen las vibraciones producidas por un sonido.
• La intensidad de sonido se define como la potencia acústica transferida por una onda sonora por unidad de área normal a la dirección de propagación.
• El timbre es el atributo que nos permite diferenciar dos sonidos con igual sonoridad, altura y duración.

Efecto Doppler

Es el cambio de frecuencia aparente de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador.

Barrera del sonido

Se produce cuando un objeto se desplaza a una velocidad igual o superior a la velocidad del sonido en el aire (aproximadamente 1234,8 km/h). Al ser vencida por un objeto, se produce una explosión sónica que puede ser muy molesta al oído humano.