Vibraciones y Ondas

El comportamiento de las vibraciones y ondas depende de factores como la longitud del péndulo y la aceleración de la gravedad. Una onda se puede describir mediante una curva senoidal. Los puntos más elevados de esta curva se llaman crestas, mientras que los puntos más bajos se denominan valles.

La amplitud de una onda se define como la distancia que existe desde el punto medio de la onda hasta la cresta o el valle. La longitud de onda, por otro lado, es la distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos. La frecuencia de una onda nos indica la cantidad de veces que ocurre una vibración en un determinado período de tiempo. En el caso de un péndulo o un resorte, la frecuencia especifica el número de vibraciones completas (de ida y vuelta) que se realizan en un tiempo determinado.

Tipos de Ondas

• Ondas mecánicas: Estas ondas requieren de un medio material para propagarse. Un ejemplo común son las ondas sonoras.
• Ondas electromagnéticas: A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse. En este tipo de ondas, lo que oscila son campos eléctricos y magnéticos. Ejemplos de ondas electromagnéticas son las ondas luminosas y las ondas de radio.
• Ondas longitudinales: En las ondas longitudinales, las partículas del medio vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda, similar a un impulso.
• Ondas transversales: En las ondas transversales, las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.

Características de las Ondas

• Velocidad de una onda (V): Se calcula mediante la siguiente fórmula: V = F x λ, donde F representa la frecuencia (en Hz) y λ la longitud de onda.
• Longitud de onda: Se mide en metros y representa la distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos.
• Frecuencia de una onda: Indica la cantidad de vibraciones que ocurren en un determinado tiempo.
• Patrón de interferencia: Se produce cuando dos o más ondas se superponen.
• Interferencia constructiva: Ocurre cuando la cresta de una onda coincide con la cresta de otra onda. En este caso, las amplitudes de las ondas se suman, dando como resultado una onda de mayor amplitud.
• Interferencia destructiva: Se produce cuando la cresta de una onda coincide con el valle de otra onda. En este caso, las amplitudes de las ondas se restan, lo que puede resultar en una onda de menor amplitud o incluso en la cancelación total de las ondas.
• Efecto Doppler: Este efecto se refiere al cambio en la frecuencia percibida de una onda debido al movimiento relativo entre la fuente de la onda y el observador. Por ejemplo, cuando una ambulancia se acerca, el sonido de la sirena se percibe más agudo (mayor frecuencia) que cuando se aleja.

Propiedades de las Ondas

• Refracción: Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio de propagación a otro. Este cambio de dirección se debe a la diferencia en la velocidad de propagación de la onda en los diferentes medios.
• Reflexión: Se produce cuando una onda choca contra una barrera y cambia de dirección, regresando al medio del cual provenía. Es importante destacar que el ángulo de incidencia (ángulo entre la onda incidente y la normal a la superficie) es igual al ángulo de reflexión (ángulo entre la onda reflejada y la normal a la superficie).
• Difracción: Se produce cuando una onda encuentra un obstáculo o una abertura cuyas dimensiones son comparables a su longitud de onda. En este caso, la onda se desvía de su trayectoria rectilínea, rodeando el obstáculo o extendiéndose después de pasar por la abertura.
• Interferencia: Se produce cuando dos o más ondas de la misma naturaleza física y con la misma longitud de onda se superponen. Como se mencionó anteriormente, la interferencia puede ser constructiva o destructiva.

El Sonido

El sonido se genera por la vibración de objetos materiales. Estas vibraciones se transmiten a través de un medio (como el aire, el agua o los sólidos) en forma de ondas sonoras.

Características del Sonido

• Tono: Es la impresión subjetiva que nos produce la frecuencia del sonido. Un sonido de tono alto (agudo) tiene una frecuencia alta, mientras que un sonido de tono bajo (grave) tiene una frecuencia baja.
• Rango de audición humana: El oído humano puede percibir sonidos con frecuencias entre 20 Hz (infrasonidos) y 20,000 Hz (ultrasonidos).
• Velocidad de propagación: La velocidad del sonido depende del medio en el que se propaga. En general, el sonido viaja más rápido en los sólidos, luego en los líquidos y más lento en los gases. Esto se debe a que las partículas están más juntas en los sólidos y líquidos, lo que facilita la transmisión de las vibraciones.
• Frecuencia natural: Cada objeto tiene una frecuencia natural de vibración, que depende de sus propiedades físicas (como la masa, la forma y la elasticidad). Cuando un objeto vibra a su frecuencia natural, produce su sonido característico.