Ondas Mecánicas
Definición y Tipos
Onda mecánica: Proceso colectivo que se propaga a través de un medio material debido al movimiento individual de sus partículas.
Onda transversal: Las partículas del medio se desplazan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
- Cresta: Punto de máxima amplitud positiva.
- Valle: Punto de máxima amplitud negativa.
Onda longitudinal: Las partículas del medio se desplazan paralelamente a la dirección de propagación de la onda.
- Compresión: Zona de máxima densidad del medio.
- Expansión: Zona de mínima densidad del medio.
Propiedades de las Ondas
Amplitud (A): Máximo desplazamiento de una partícula del medio desde su posición de equilibrio.
Longitud de onda (λ): Distancia entre dos puntos consecutivos en fase (por ejemplo, dos crestas sucesivas).
Frecuencia (F): Número de ciclos completos de la onda que pasan por un punto dado por unidad de tiempo (se mide en Hertz, Hz).
Periodo (T): Tiempo que tarda la onda en completar un ciclo (se mide en segundos, s).
Velocidad de propagación (V): Velocidad a la que se desplaza la perturbación a través del medio.
Relaciones Fundamentales
λ = V / F
F = 1 / T
T = 1 / F
V = λ / T
V = λ x F
Velocidad de Propagación del Sonido
La velocidad del sonido varía según el medio en el que se propaga. En general:
- Sólidos > Líquidos > Gases
La velocidad del sonido en un gas depende de la temperatura y la presión. En los sólidos, la velocidad está relacionada con la densidad y la elasticidad del material.
El Sonido
El sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio material.
Características del Sonido
Altura o tono: Determinada por la frecuencia de la onda. Los sonidos agudos tienen frecuencias altas, mientras que los sonidos graves tienen frecuencias bajas.
Timbre: Relacionado con la forma de la onda sonora. Permite distinguir entre sonidos de la misma altura e intensidad provenientes de diferentes fuentes.
Intensidad: Medida de la energía transportada por la onda sonora. Se relaciona con la amplitud de la onda. Se mide en decibelios (dB).
Fenómenos Ondulatorios
Refracción
Cambio en la dirección de propagación de una onda cuando atraviesa la interfaz entre dos medios con diferentes propiedades.
Reflexión
Cambio en la dirección de propagación de una onda cuando incide sobre la interfaz entre dos medios, regresando al medio original.
Interferencia
Superposición de dos o más ondas en el mismo punto del espacio. Puede ser:
- Interferencia constructiva: Las amplitudes de las ondas se suman.
- Interferencia destructiva: Las amplitudes de las ondas se cancelan.
Difracción
Fenómeno por el cual una onda se curva o se dispersa al encontrar un obstáculo o al pasar por una abertura estrecha.
Polarización
Propiedad de las ondas transversales que describe la dirección de la oscilación. Una onda está polarizada cuando su oscilación se produce en un solo plano.
Efecto Doppler
Cambio aparente en la frecuencia de una onda debido al movimiento relativo entre la fuente de la onda y el observador.
Resonancia
Fenómeno que se produce cuando un objeto vibra con su frecuencia natural al ser excitado por una fuente externa que vibra a la misma frecuencia. Esto produce un aumento significativo en la amplitud de la vibración del objeto.