Tipos de Ondas y Propiedades de la Materia: Conceptos Básicos

Tipos de Ondas y sus Características

El movimiento ondulatorio es una forma de transmisión de energía que no va acompañada de transporte de materia. Un movimiento ondulatorio es la propagación de un movimiento vibratorio, es decir, la propagación de un movimiento periódico en torno a la posición de equilibrio de un cuerpo. Una onda es la posición que adopta en cada instante la perturbación que se ha producido. Las ondas mecánicas u ondas materiales son aquellas que se originan cuando se produce una perturbación en un medio elástico sin el cual no existiría la propagación. Las ondas electromagnéticas, aunque pueden transmitirse a través de ciertos medios, no precisan necesariamente de un medio elástico, ya que se propagan en el vacío.

En las ondas longitudinales, las vibraciones de las partículas alrededor de su punto de equilibrio se producen en la misma dirección en la que se propaga la onda. Las ondas longitudinales se producen por compresiones y dilataciones entre las partículas que vibran.
En las ondas transversales, las vibraciones de las partículas alrededor de su punto de equilibrio se producen en dirección perpendicular a aquella de la propagación de ondas.

Conceptos Clave en el Estudio de las Ondas

Un frente de onda es la línea o la superficie formada por los puntos hasta los que ha llegado la perturbación en un mismo instante.
El rayo es la línea imaginaria perpendicular al frente de onda.
La velocidad de propagación, v, es la distancia que la onda recorre en cada unidad de tiempo.
La longitud de onda, λ, es la distancia que separa dos puntos consecutivos de dicha onda que vibran de idéntico modo. Se expresa en metros.
El periodo, T, es el tiempo que tarda la perturbación en recorrer una longitud de onda. Coincide con el tiempo que tarda un punto en realizar una vibración completa. Se expresa en segundos.
La frecuencia, f, es el número de vibraciones que realiza un punto en la unidad de tiempo. Su unidad es el hercio (Hz) que significa «por segundo».
La amplitud de onda, A, es la separación máxima a la que llega desde la posición de equilibrio, cada uno de los puntos del medio que oscila. Se mide en metros.
La intensidad, I, de un movimiento ondulatorio es la cantidad de energía que fluye por el medio a través de la unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación en la unidad de tiempo. Equivale a la potencia por unidad de superficie. Se expresa en W/m².

El Sonido y la Luz

El Sonido

El sonido es una onda mecánica porque necesita un medio material para poder propagarse y es una onda longitudinal porque las partículas del medio oscilan en la misma dirección en la que se propaga la onda, emitiendo energía sonora. Se propaga en un mismo medio a velocidad constante (v = 340 m/s en el aire). La intensidad física se define como la energía que pasa en un segundo a través de la unidad de superficie colocada perpendicularmente a la dirección de propagación del sonido. El tono permite distinguir los sonidos agudos de los graves y depende de la frecuencia del sonido. Los sonidos de la misma intensidad y del mismo tono se pueden diferenciar por el timbre. Si la intensidad se hace diez veces mayor, la sonoridad aumenta en 10 dB.

La Luz

La luz visible son las ondas electromagnéticas que se pueden detectar con el sentido de la vista. Las ondas luminosas, al igual que el resto de ondas electromagnéticas, no necesitan un medio elástico para propagarse. Se propaga en línea recta. La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar contra la superficie de los cuerpos. La luz reflejada sigue propagándose por el mismo medio. Los espejos planos son superficies planas, lisas y pulidas capaces de reflejar en una misma dirección un haz de rayos paralelos. La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso cuando pasa de un medio a otro donde se propaga a distinta velocidad. La luz visible, la radiación infrarroja y la ultravioleta forman parte de un amplio espectro de ondas llamado espectro electromagnético.

Estructura de la Materia: El Átomo

Postulados de la Teoría Atómica de Dalton

La materia está formada por átomos indivisibles.
Los átomos son invariables.
Los átomos de los elementos están formados por átomos iguales: tienen la misma masa y las mismas propiedades químicas.
Los átomos de elementos diferentes tienen masas y propiedades químicas diferentes.
Los compuestos químicos están formados por la combinación de átomos de dos o más elementos distintos.
Cuando dos o más átomos de elementos distintos se combinan para formar un mismo compuesto, lo hacen en una relación de números enteros sencillos.
En las reacciones químicas, los átomos no se crean ni se destruyen. Solo cambia su distribución en las sustancias.

Modelo Atómico de Thomson

El átomo es divisible porque contiene partículas materiales subatómicas.
Algunas de estas partículas tienen carga negativa.
El resto del átomo constituye la mayor parte de su masa y tiene carácter positivo.
Como el átomo es eléctricamente neutro, se deduce que el número de cargas negativas es igual al número de cargas positivas.
El espectro atómico de emisión es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el átomo de un elemento químico previamente excitado, ya sea mediante calor o mediante corriente eléctrica.

Modelo Atómico de Rutherford-Bohr

El átomo tiene un núcleo central donde está concentrada prácticamente toda su masa, aportada por los protones y los neutrones.
La carga positiva de los protones se compensa con la carga negativa de los electrones que se encuentran fuera del núcleo.
Los electrones giran a mucha velocidad alrededor del núcleo y están separados por una gran distancia.
Hay un número determinado de órbitas circulares estables a lo largo de las cuales el electrón se desplaza a gran velocidad sin emitir energía.
El electrón tiene, en cada órbita, una energía determinada, que crecerá a medida que la órbita se aleje del núcleo. Lo que caracteriza a una órbita es el nivel energético que posee.
Cuando un electrón salta de un nivel de energía superior a otro nivel de energía inferior, se emite una cantidad de energía definida en forma de radiación.

Tipos de Enlaces y Propiedades de las Sustancias

Enlace Covalente

Sustancias simples covalentes: normalmente gaseosas. Puntos de fusión y ebullición bajos. No conductoras.
Moleculares: gases, líquidos o sólidos, generalmente no solubles. Puntos de fusión y ebullición muy bajos. No conductoras.
Reticulares: duras, puntos de fusión y ebullición altos, insolubles y no conductoras.

Enlace Iónico

Sólidos a temperatura ambiente. Puntos de fusión y ebullición altos. Duros, frágiles, malos conductores en estado sólido, buenos conductores en estado líquido. Solubles en agua.

Enlace Metálico

Bastante duros. Buenos conductores térmicos y eléctricos. Brillantes.