Las ondas son perturbaciones que se propagan por el espacio sin transportar materia, solo energía.
El elemento que provoca una ola se llama fuente, por ejemplo, una piedra arrojada al agua de un río generará ondas circulares.
Ondas circulares en la superficie de un líquido.
Ejemplos de ondas son: ondas marinas, ondas de radio, sonido, luz, rayos X, microondas entre otras.
La parte de la física que estudia las ondas y sus características se denomina ondulatoria.
Características de las olas
Para caracterizar las olas utilizamos las siguientes cantidades:
- Amplitud: corresponde a la altura de la ola, marcada por la distancia entre el punto de equilibrio (reposo) de la ola y la cresta. Tenga en cuenta que la "cresta" indica el punto máximo de la ola, mientras que el "valle" representa el punto mínimo.
- Longitud de onda: Representada por la letra griega lambda (λ), es la distancia entre dos valles o crestas sucesivas.
- Velocidad: representada por la letra (v), la velocidad de una onda depende del medio en el que se propaga. Entonces, cuando una onda cambia su medio de propagación, su velocidad puede cambiar.
- Frecuencia: representada por la letra (f), en el sistema internacional la frecuencia se mide en hercios (Hz) y corresponde al número de oscilaciones de onda en un intervalo de tiempo dado. La frecuencia de una onda no depende del medio de propagación, solo de la frecuencia de la fuente que produjo la onda.
- Curso del tiempo: representado por la letra (T), el período corresponde al tiempo de una longitud de onda. En el sistema internacional, la unidad de medida del período es segundos (s).
Tipos de olas
En cuanto a naturaleza, hay dos tipos de ondas:
- Ondas mecánicas: para que se produzca la propagación, las ondas mecánicas necesitan un medio material, por ejemplo, ondas sonoras y ondas en una cuerda.
- Ondas electromagnéticas: en este caso, no es necesario que exista un medio material para que la onda se propague, por ejemplo, ondas de radio y luz.
Clasificación de olas
De acuerdo a dirección de propagación de ondas, se clasifican en:
-
Ondas unidimensionales: ondas que se propagan en una dirección.
Ejemplo: olas en una cuerda. -
ondas bidimensionales: ondas que se propagan en dos direcciones.
Ejemplo: ondas que se propagan por la superficie de un lago. -
ondas tridimensionales: ondas que se propagan en todas las direcciones posibles.
Ejemplo: ondas sonoras.
Las olas también se pueden clasificar según dirección de vibración:
-
Ondas longitudinales: la vibración de la fuente es paralela al desplazamiento de la onda.
Ejemplo: ondas sonoras
-
Ondas transversales: la vibración es perpendicular a la propagación de la onda.
Ejemplo: saludar con una cuerda.
Fórmulas
Relación entre período y frecuencia
El período es el inverso de la frecuencia.
Así:
velocidad de propagación
La velocidad también se puede calcular en función de la frecuencia, sustituyendo el período por el inverso de la frecuencia.
Tenemos:
Ejemplo
¿Cuál es el período y la velocidad de propagación de una onda que tiene una frecuencia de 5 Hz y una longitud de onda de 0,2 m?
Como el período es el inverso de la frecuencia, entonces:
Para calcular la velocidad usamos la longitud de onda y la frecuencia, así:
Fenómenos ondulantes
Reflexión
Una onda que se propaga en un determinado medio al encontrar un obstáculo puede sufrir una reflexión, es decir, invertir la dirección de propagación.
Tras la reflexión, la longitud de onda, la velocidad de propagación y la frecuencia de la onda no cambian.
Un ejemplo es cuando una persona grita en un valle y unos segundos después oye el eco de su voz.
A través del reflejo de la luz podemos ver nuestra propia imagen en una superficie pulida.
Imagen reflejada en la tranquila superficie de un lago
Refracción
La refracción es un fenómeno que ocurre cuando una onda cambia el medio de propagación. En este caso, puede producirse un cambio en el valor de velocidad y la dirección de propagación.
Las olas en una playa rompen paralelas a la orilla, debido al fenómeno de refracción. El cambio en la profundidad del agua (medio de propagación) hace que cambie la dirección de las olas, haciéndolas paralelas a la orilla.
Difracción
Las olas rodean los obstáculos. Cuando esto sucede, decimos que la onda ha sido difractada.
La difracción nos permite escuchar, por ejemplo, a una persona al otro lado de una pared.
Al pasar por un obstáculo, las olas se dispersan.
Interferencia
Cuando dos ondas se encuentran, se produce una interacción entre sus amplitudes llamada interferencia.
La interferencia puede ser constructiva (amplitud aumentada) o destructiva (amplitud disminuida).
ondas estacionarias
Las ondas estacionarias se producen a partir de la superposición de ondas periódicas iguales y de direcciones opuestas.
Cuando se produce una interferencia constructiva y destructiva, presentan puntos que vibran y otros que no vibran.
Podemos producir ondas estacionarias en una cuerda con extremos fijos, por ejemplo, en las cuerdas de una guitarra.
Conozca todo sobre:
- Ondas sonoras
- Velocidad del sonido
- Velocidad de la luz
- Energía
- ondas gravitacionales
- Fórmulas de física
Ejercicios de examen de ingreso
1. (ENEM - 2016)
El electrocardiograma, un examen que se usa para evaluar el estado del corazón de un paciente, es un registro de la actividad eléctrica del corazón durante un cierto período de tiempo. La figura representa el electrocardiograma de un paciente adulto que no fuma y que ha descansado en un ambiente de temperatura agradable. En estas condiciones, una frecuencia cardíaca entre 60 y 100 latidos por minuto se considera normal.
Con base en el electrocardiograma presentado, se identifica que la frecuencia cardíaca del paciente es
no es normal.
b) por encima del valor ideal
c) por debajo del valor ideal
d) cerca del límite inferior
e) cerca del límite superior
Alternativa c) por debajo del valor ideal
2. (ENEM 2013)
Al viajar en avión, se solicita a los pasajeros que apaguen todos los dispositivos cuyo funcionamiento implique la emisión o recepción de ondas electromagnéticas. El procedimiento se utiliza para eliminar fuentes de radiación que puedan interferir con las comunicaciones por radio de los pilotos con la torre de control.
La propiedad de las ondas emitidas que justifica el procedimiento adoptado es el hecho de que
a) tienen fases opuestas
b) ser a la vez audible
c) tienen intensidades inversas
d) ser del mismo rango
e) tener frecuencias cercanas
Alternativa e) tener frecuencias cercanas
3. (ENEM 2013)
Una manifestación común de los fanáticos en los estadios de fútbol es la ola mexicana. Los espectadores de una fila, sin salir de su lugar y sin moverse lateralmente, se paran y se sientan, sincronizados con los de la fila adyacente. El efecto colectivo se esparce por los espectadores del estadio formando una onda progresiva, como se muestra en la ilustración.
Se estima que la velocidad de propagación de esta “onda humana” es de 45 km / h, y que cada período de oscilación contiene 16 personas, que se ponen de pie y se sientan ordenadamente y separadas 80 cm entre sí.
En esta ola mexicana, la frecuencia de onda, en hercios, es un valor más cercano a
a) 0,3
b) 0,5
c) 1.0
d) 1,9
e) 3.7
Alternativa c) 1.0
