Movimiento Ondulatorio: Tipos de Ondas, Velocidad y Propagación de la Energía

Movimiento Ondulatorio: Conceptos Fundamentales y Propagación de Energía

La mayor parte de la información nos llega en forma de ondas. Es a través del movimiento oscilatorio como el sonido llega a nuestros oídos, la luz a nuestros ojos y las señales electromagnéticas a radios y televisores. A través del movimiento ondulatorio se puede transferir energía de una fuente a un receptor, sin transferir materia entre ambos puntos.

Si se sube y baja un extremo de una cuerda, a lo largo de ella viaja una perturbación rítmica. Cada partícula de la cuerda se mueve hacia arriba y hacia abajo, mientras que, al mismo tiempo, la perturbación recorre la longitud de la cuerda. El medio regresa a su estado inicial después de que la perturbación ha pasado. Lo que se propaga es la perturbación, y no el medio en sí.

Si se deja caer una piedra en un estanque tranquilo, las ondas viajarán hacia afuera, formando círculos cada vez mayores cuyos centros están en la fuente de la perturbación. Cuando las ondas llegan a la orilla, pueden salpicar agua sobre terreno que antes estaba seco, lo que demuestra la transferencia de energía. Sin embargo, si las ondas encuentran barreras impasables, el agua regresará al estanque y las cosas serían como al principio: la superficie del agua habrá sido perturbada, pero el agua no habrá ido a ninguna parte. Lo que se transporta de un lado a otro es una perturbación en un medio, y no el medio en sí.

En un campo con pasto crecido, desde un punto elevado, en un día ventoso, verás que las ondas viajan por el pasto. Los tallos individuales de pasto no dejan sus lugares; en su lugar, solo se mecen. El pasto que está en la orilla del sendero, que llega a tocar tus piernas, se parece al agua que llega a la orilla del ejemplo anterior. Si bien el movimiento ondulatorio continúa, el pasto oscila, "vibrando" entre límites definidos, pero sin ir a ninguna parte. Cuando cesa el movimiento ondulatorio, el pasto regresa a su posición inicial.

Rapidez de una Onda: Frecuencia y Longitud de Onda

La rapidez del movimiento ondulatorio periódico se relaciona con la frecuencia y la longitud de las ondas. Si fijáramos los ojos en un punto estacionario de la superficie del agua y observáramos las olas que pasan por él, podríamos medir cuánto tiempo pasa entre la llegada de una cresta y la llegada de la siguiente (periodo) y la distancia entre las dos crestas (longitud de onda). La rapidez se define como una distancia dividida entre un tiempo. La distancia es una longitud de onda y el tiempo es un periodo.

Ondas Transversales: Características y Ejemplos

El movimiento del cordón (hacia arriba y hacia abajo) forma un ángulo recto con la dirección de la rapidez de la onda. El movimiento perpendicular, o hacia los lados, se llama movimiento transversal. Ahora, si se mueve el cordón con un movimiento de subida y bajada periódico y continuo, la serie de impulsos provocará una onda. Como el movimiento del medio es transversal respecto de la dirección hacia donde viaja la onda, a esta clase de ondas se las llama onda transversal. Las ondas en las cuerdas tensas de los instrumentos musicales y sobre la superficie de los líquidos son transversales.

Ondas Longitudinales: Propagación y Aplicaciones

A veces, las partes que forman un medio van y vienen en la misma dirección en la que viaja la onda. El movimiento es a lo largo de la dirección de la onda, y no en ángulo recto con ella. Esto produce una onda longitudinal.

Se pueden demostrar las ondas transversales y las longitudinales con un Slinky o resorte flexible y largo. Una onda transversal se forma subiendo y bajando el extremo del Slinky o moviéndolo de un lado a otro. Una onda longitudinal se forma si se tira y empuja con rapidez el extremo del Slinky, hacia o alejándose de uno. El medio vibra en dirección paralela a la de la transferencia de energía.

Una parte del resorte se comprime y una onda de compresión viaja por él. Entre las compresiones sucesivas hay una región estirada, llamada enrarecimiento o rarefacción. Las compresiones y los enrarecimientos viajan en la misma dirección, a lo largo del resorte. Las ondas sonoras son longitudinales.