1. Magnitudes y características de las ondas

·Amplitud (A): Es la distancia máxima que puede separarse de su posición de equilibrio un punto que está realizando un movimiento vibratorio. Se mide en metros.

·Elongación (x): Es la distancia que separa a un punto que está vibrando de su posición de equilibrio. Se mide en metros.

·Fase: de un punto vibrante en un instante dado es su estado de movimiento, definido por su elongación, dirección, sentido y velocidad. Se dice que dos partículas están en fase cuando se encuentran en el mismo estado de vibración.

·Longitud de onda (λ): Es la distancia que separa dos puntos consecutivos que se encuentran en el mismo estado de vibración, es decir, tienen igual fase.

·Período (T): Es el tiempo que emplea en una oscilación o vibración completa. También se define como el tiempo que transcurre hasta que una partícula vuelve a estar en el mismo estado de vibración. Se mide en segundos.

·Frecuencia (f): Es el número de oscilaciones completas que una partícula da en un segundo. Su unidad es el hertz o hertzio (Hz) que corresponde a una vibración cada segundo: 1Hz = 1/s.

El período y la frecuencia son inversamente proporcionales: T = 1/f.

·Velocidad del movimiento ondulatorio (v): Es la velocidad con la que se propaga la onda. Se expresa como el cociente entre la longitud de onda y el período.

3. ¿Cierto o Falso? «Si una onda armónica se propaga en un medio elástico avanza n metros, una partícula de dicho medio elástico recorre también n metros»

FALSO. En una onda armónica sólo se transporta energía, nunca materia, por lo tanto las partículas del medio no se trasladan, solo vibran alrededor de la posición de equilibrio.

6. ¿Cierto o Falso? «La ecuación de una onda siempre es doblemente periódica, en el tiempo y en el espacio»

CIERTO. La ecuación de una onda es doblemente periódica, en el tiempo y en el espacio:

a) En el tiempo, de periodo T. Se cumple que s(x, t + nT) = s(x, t).

b) En el espacio, de periodo λ. Se cumple que s(x + mλ, t) = s(x, t).

9. ¿Cierto o Falso? «La propagación de ondas sonoras exige la presencia de un medio material»

CIERTO. Las ondas sonoras son ondas mecánicas y por lo tanto necesitan un medio material para su propagación. El sonido no puede propagarse en el vacío a diferencia de la luz, que es una onda electromagnética.

11. ¿Cierto o Falso? «En todo movimiento ondulatorio hay transmisión de materia y de energía»

FALSO. En una onda armónica sólo se transporta energía, nunca materia, por lo tanto las partículas del medio no se trasladan, solo vibran alrededor de la posición de equilibrio.

12. Ecuaciones de las ondas armónicas. Magnitudes. Tipos

Ecuaciones:

La ecuación de una onda es la expresión matemática que permite obtener el estado de vibración en cualquier instante de una partícula cualquiera del medio. Para una onda armónica que avanza en el sentido positivo del eje OX la ecuación, en función de la pulsación y del número de ondas será:

[Insertar ecuación en función de la pulsación y del número de ondas]

En función del periodo y de la longitud de onda:

[Insertar ecuación en función del periodo y de la longitud de onda]

Tipos de ondas

Las ondas que se dan en la naturaleza se pueden clasificar en función del medio por el que se propagan y de las direcciones de su movimiento ondulatorio y vibratorio.

a) Según el medio

·Ondas mecánicas: Son aquellas que precisan de un medio material para su propagación. El sonido es una onda mecánica.

·Ondas electromagnéticas: Son las que se difunden mediante campos eléctricos y magnéticos. Se pueden propagar tanto en el vacío como en un medio material.

Todas las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la misma velocidad; se diferencian por su longitud de onda y su frecuencia.

b) Según la dirección de los movimientos

• Ondas transversales: Son aquellas en las que la dirección del movimiento vibratorio es perpendicular a la dirección de la propagación del fenómeno ondulatorio.
• Ondas longitudinales: En ellas, las partículas del medio vibran en la misma dirección en la que se desplaza la onda. Las partículas del medio se comprimen y se dilatan a medida que va pasando la onda.

14. ¿Cierto o Falso? “En el movimiento ondulatorio hay propagación de materia y energía”

FALSO. En una onda armónica sólo se transporta energía, nunca materia, por lo tanto las partículas del medio no se trasladan, solo vibran alrededor de la posición de equilibrio.

18. ¿Cierto o Falso? «La velocidad de propagación de una onda electromagnética en el vacío depende de su longitud de onda»

FALSO. La velocidad de propagación de cualquier onda electromagnética en el vacío es siempre la misma y su valor es el de la velocidad de la luz.

23. Energía de una onda: Aplicaciones

Cuando una partícula del medio elástico en el que se propaga una onda comienza a vibrar, adquiere una cierta energía que será:

·Sólo cinética, en la posición de equilibrio, cuando la elongación es nula.

·Sólo potencial, en los puntos de máxima elongación.

·Parte cinética y parte potencial, en otro instante cualquiera de la vibración.

Como la energía de la partícula, debido al principio de conservación, debe ser constante, la energía cinética máxima deberá ser igual a la energía total.

La energía propagada en un movimiento ondulatorio es directamente proporcional al cuadrado de la amplitud y al cuadrado de la frecuencia.

26. ¿Cierto o Falso? «La velocidad de propagación del sonido depende del medio por el que se propaga»

CIERTO. La velocidad de propagación del sonido depende del medio en el que se propaga y es independiente de la fuente sonora.

28. Intensidad de una onda: definición y unidades

La intensidad I, de un movimiento ondulatorio en un punto es la energía que durante 1 segundo atraviesa la unidad de superficie colocada en ese punto perpendicularmente a la dirección de propagación.

En el S.I. se mide en W/m², que equivale a J/s·m².

Para una onda esférica, en un medio homogéneo e isótropo: I = P/4πr², donde P es la potencia emitida por el foco (Potencia emisiva = Energía emitida por el foco en la unidad de tiempo).

34. Clasificación de las ondas y ejemplos de cada tipo de ondas

Las ondas que se dan en la naturaleza se pueden clasificar en función del medio por el que se propagan y de las direcciones de su movimiento ondulatorio y vibratorio.

a) Según el medio

·Ondas mecánicas: Son aquellas que precisan de un medio material para su propagación. El sonido, las ondas de la superficie de un líquido, la vibración de una cuerda,… son ondas mecánicas.

·Ondas electromagnéticas: Son las que se difunden mediante campos eléctricos y magnéticos. Se pueden propagar tanto en el vacío como en un medio material.

Todas las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la misma velocidad; se diferencian por su longitud de onda y su frecuencia. La luz, las ondas de radio, los rayos X,… son ondas electromagnéticas.

b) Según la dirección de los movimientos

Ondas transversales: Son aquellas en las que la dirección del movimiento vibratorio es perpendicular a la dirección de la propagación del fenómeno ondulatorio. Las ondas de la superficie de un líquido, la vibración de una cuerda, las ondas electromagnéticas,… son ondas transversales.

• Ondas longitudinales: En ellas, las partículas del medio vibran en la misma dirección en la que se desplaza la onda. Las partículas del medio se comprimen y se dilatan a medida que va pasando la onda. El sonido, la propagación de contracciones y dilataciones en un muelle,… son ondas longitudinales.

c) Según el número de dimensiones en que se propaga la energía

·Unidimensionales: transportan energía a lo largo de una línea (una dirección). Ejemplo las ondas que se propagan en una cuerda.

·Bidimensionales: propagan la energía en una superficie plana. Ejemplo las ondas que se propagan en la superficie de un estanque.

·Tridimensionales: propagan la energía en las tres direcciones del espacio. Por ejemplo las ondas sonoras, la luz,…

35. ¿Cierto o Falso? «La luz es una onda electromagnética longitudinal»

FALSA. La luz es efectivamente una onda electromagnética, pero no es longitudinal, es transversal. Los campos eléctrico y magnético vibran en direcciones perpendiculares a la dirección de propagación.