Fundamentos de las Ondas y el Sonido: Conceptos y Clasificación

¿Qué es una onda?

Una onda es una perturbación que viaja a través del espacio o en un medio elástico, transportando energía sin que haya movimiento neto de masa.

Clasificación de las ondas

• Según el medio de propagación:
  • Mecánicas: Requieren un medio elástico para desplazarse (ej. ondas de agua, sísmicas y el sonido).
  • Electromagnéticas: Se pueden propagar en el vacío y en medios elásticos (ej. la luz, ondas de radio).
• Según el número de oscilaciones:
  • Periódica: Entre un pulso y otro hay un valor constante de tiempo; también llamadas ondas armónicas.
  • No periódica: Los pulsos generan intervalos irregulares de tiempo.
• Según la dirección de propagación:
  • Unidimensional: Se propaga en una sola dirección.
  • Bidimensional: Se propaga en dos dimensiones (x, y).
  • Tridimensional: Se propaga en tres dimensiones (x, y, z).
• Según la dirección de vibración:
  • Longitudinal: Las partículas vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda.
  • Transversal: Las partículas vibran en dirección perpendicular a la dirección de propagación.
• Según la extensión del medio:
  • Estacionaria: Los pulsos quedan relegados en una determinada región del espacio y no transportan energía.
  • Viajera: Se propaga desde una fuente y no vuelve a su lugar de origen.

Características de una onda

• Amplitud (A): Máxima separación de un punto del medio respecto a su posición de equilibrio.
• Longitud de onda (λ): Distancia entre dos valles consecutivos o dos crestas consecutivas.
• Periodo (T): Tiempo que demora un punto del medio en repetir una oscilación completa.
• Frecuencia (f): Cociente entre el número de ciclos por unidad de tiempo (se mide en Hertz).
• Velocidad de propagación (v): Mide la rapidez de propagación de la onda. Su valor depende de las propiedades del medio.

El Sonido

El sonido es una onda mecánica y longitudinal, generada por vibraciones de objetos materiales. Se propaga mejor en medios densos, como los sólidos, líquidos o el aire.

Vibraciones y sonido

Para hacer vibrar un objeto se emplean procedimientos mecánicos, eléctricos o magnéticos.

Elementos del sonido

• El objeto (fuente).
• El medio.
• El receptor.

Características del sonido

• Tono: Depende de la frecuencia con la que vibre.
• Intensidad: Depende de la amplitud de la vibración.
• Timbre: Permite distinguir entre sonidos de igual altura e intensidad.

Variables físicas

• f': Frecuencia que percibe el receptor.
• f₀: Frecuencia que emite el emisor en reposo.
• vₛ: Velocidad de propagación del sonido en el medio.
• vᵣ: Velocidad del receptor del sonido.