Movimiento Ondulatorio: Tipos, Características y Propagación

El Movimiento Ondulatorio: Una Introducción

Las ondas desplazan arriba y abajo cualquier objeto, pero no lo desplazan en la dirección en que avanzan las ondas. Cuando queda en reposo, el objeto se encuentra en su posición inicial. El movimiento ondulatorio es una forma de transmisión de energía, sin transporte neto de materia, mediante la propagación de alguna forma de perturbación. Esta perturbación se denomina onda.

En todo fenómeno de propagación de ondas, podemos apreciar algunos elementos comunes:

• Una perturbación inicial que se transmite de unos puntos a otros, sin desplazamiento neto de la materia.
• Una transmisión de energía a través de un medio.
• Cierto retraso entre el instante en que se produce la perturbación inicial y el instante en que esta va alcanzando sucesivamente los puntos más alejados.

Tipos de Ondas

Podemos clasificar las ondas en dos grandes categorías:

• Ondas mecánicas: Propagación de una perturbación de tipo mecánico a través de algún medio material elástico por el que se transmite la energía mecánica de la onda. Ejemplo: las ondas sonoras.
• Ondas electromagnéticas: Transmisión de energía electromagnética mediante la propagación de dos campos oscilatorios, el eléctrico y el magnético, que no requiere medio físico ya que son variaciones periódicas del estado eléctrico y magnético del espacio. Ejemplo: rayos X.

Clasificación de las Ondas Mecánicas

Las ondas mecánicas se pueden clasificar según la dirección de propagación:

• Ondas transversales: Si damos una sacudida vertical repentina, se forma una cresta o protuberancia llamada pulso de onda o pulso. Es una perturbación instantánea que se transmite mediante una onda viajera. Una onda es transversal si su dirección de propagación es perpendicular a la dirección de la oscilación que provoca en las partículas del medio perturbado.
• Ondas longitudinales: A un resorte, fijo por un extremo y en posición horizontal, le aplicamos un movimiento repentino de compresión y expansión a derecha e izquierda. Una onda es longitudinal si su dirección de propagación es paralela a la dirección de la oscilación que provoca en las partículas del medio perturbado.
• Ondas superficiales: Producidas en un líquido, se caracterizan por hacer oscilar las partículas de este tanto paralela como perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Ejemplo: al dejar caer una piedra en el agua.

Ondas Armónicas y sus Características

Llamamos ondas armónicas a las que tienen su origen en las perturbaciones periódicas producidas en un medio elástico por un movimiento armónico simple.

Características de las ondas armónicas:

• Amplitud de la onda (A): Es el valor máximo de la elongación (y) de las partículas del medio en su oscilación.
• Longitud de onda (λ): Es la distancia mínima entre dos puntos consecutivos que se hallan en el mismo estado de vibración.
• Periodo (T): Es el tiempo que emplea el movimiento ondulatorio en avanzar una longitud de onda.
• Frecuencia (f): Es el número de ondas que pasan por un punto del medio por unidad de tiempo.

La función de onda (y) representa el valor de la elongación para cada punto del medio en función del tiempo.

Intensidad, Atenuación y Absorción de las Ondas

La intensidad (I) de una onda es la energía que atraviesa por unidad de tiempo una superficie unidad perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Los puntos que constituyen un frente de onda presentan el mismo estado de vibración, vibran en concordancia de fase. Las ondas pueden propagarse sobre una superficie o en el espacio. La dirección de propagación de las ondas es perpendicular al frente y su velocidad es la misma en todas las direcciones radiales.

Existen dos fenómenos que afectan la propagación de las ondas:

• Atenuación: La energía propagada se distribuye en la superficie del frente de onda y el número de partículas en vibración aumenta, por lo que la energía que alcanza a cada partícula es menor y, en consecuencia, vibran con menos energía. Este fenómeno recibe el nombre de atenuación, o disminución natural de la energía.
• Absorción: Los rozamientos de las partículas del medio y otras causas producen una absorción de energía, cuya magnitud depende de la naturaleza del medio de propagación de la onda.

El Sonido

El sonido es una vibración o perturbación mecánica de algún cuerpo que se propaga en forma de ondas a través de cualquier medio material elástico.

Existen diferentes tipos de ondas sonoras:

• Ondas infrasónicas: Frecuencias inferiores a 20 Hz. Ejemplo: los temblores de tierra.
• Ondas ultrasónicas: Frecuencias superiores a 20000 Hz. Ejemplo: al inducir vibraciones en un cristal de cuarzo con un campo eléctrico alterno.