Movimiento Ondulatorio Unidimensional: Conceptos y Ecuaciones Clave

Movimiento Ondulatorio en Una Dimensión: Conceptos y Ecuaciones Clave

Definición

Definimos el movimiento ondulatorio como el proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico, u oscilación, alrededor de una posición de equilibrio.

Puede ser una oscilación de moléculas de aire, como en el caso del sonido que viaja por la atmósfera, de moléculas de agua (como en las olas que se forman en la superficie del mar) o de porciones de una cuerda o un resorte. En todos estos casos, las partículas oscilan en torno a su posición de equilibrio y sólo la energía avanza de forma continua.

Debemos de tener en cuenta que, las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos.

Tipos de Ondas

En función de la dirección de la propagación y la dirección de la vibración podemos distinguir 2 tipos de ondas:

• Ondas longitudinales: el movimiento de las partículas que transporta la onda es paralelo a la dirección de propagación de la misma. Por ejemplo, el sonido.
• Ondas transversales: las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las ondas electromagnéticas (son ondas transversales perpendiculares entre sí).

Ecuación de Ondas Armónicas

La ecuación para las ondas armónicas se saca al sustituir por 0 t, Y y fi en la ecuación del movimiento armónico simple, obteniendo:

Y = A · Sen(ωt)

Magnitudes de Interés

Son de especial interés las siguientes magnitudes:

• Longitud de onda (λ): es la distancia que existe entre dos puntos sucesivos que se encuentran en el mismo estado de vibración (misma elongación, velocidad, aceleración…). Se simboliza mediante la letra griega λ (lambda) y se expresa en unidades de longitud (m).
• Amplitud (A): es la elongación máxima o, lo que es lo mismo, la máxima distancia de cualquier punto de la onda medida respecto a su posición de equilibrio. Su símbolo es A y se expresa en unidades de longitud (m).
• Periodo (T): es el tiempo necesario para describir una oscilación completa o, también, el tiempo que emplea la onda en recorrer una longitud de onda. Su símbolo es T y se expresa en unidades de tiempo (s).
• Frecuencia (f): es el número de oscilaciones por unidad de tiempo. Se simboliza mediante f o con la letra griega ν (leída ni o nu) y su unidad es el s^–1 o hercio (Hz).

Velocidad de Propagación

Teniendo en cuenta estas definiciones es posible determinar, de una manera sencilla, la velocidad de propagación de la onda:

(m/s)