Definición de Onda
Ingeniera Industrial, MSc en Física, y EdD
Desde el punto de vista físico, una onda se define como una perturbación que se desplaza a través de un medio, o incluso en el vacío, a determinada velocidad. Muchos fenómenos físicos como las señales electromagnéticas, el sonido, los movimientos oscilatorios y otros sistemas pueden ser representados y analizados a través de ondas.
Elementos de una onda
Las ondas se caracterizan por la presencia de ciertos elementos que permiten su análisis y comparación, dentro de los cuales se identifica:
• Longitud de onda (λ): representa la distancia de separación entre dos puntos de la onda en un mismo estado de oscilación, es decir, la medida entre dos crestas o valles consecutivos.
• Cresta: es el punto de máxima elongación de la onda en la figura en forma de domo o campana por encima por punto de equilibrio.
• Valle: es el punto de elongación más bajo de la onda ubicado en la parte inferior de la figura en forma de domo o campana de la onda.
Las ondas poseen en general las mismas características, aunque se encuentren diferentes categorías dependiendo de su dirección de propagación y de su naturaleza y medio de propagación.
• Amplitud (A): es la distancia comprendida entre la posición de equilibrio y la cresta o valle de cada onda.
• Periodo (T): representa el tiempo empleado por la onda para completar un ciclo o revolución, es decir, el tiempo medido entre dos puntos equivalentes consecutivos de la onda.
• Frecuencia (f): se define como la cantidad de ciclos o revoluciones que se realizan en la onda por cada unidad de tiempo. Representa la inversa del periodo.
Los parámetros que caracterizan a las ondas son la longitud, la amplitud y el periodo. La línea de equilibrio representa el eje del tiempo a partir de la cual se mide la amplitud de la onda.
Por otra parte, también existen otros parámetros que se pueden determinar en una onda:
Elongación (y): es el valor de la perturbación para un determinado instante de tiempo, medido desde la posición de la partícula con respecto a la línea de equilibrio.
Velocidad de propagación (v): expresa la relación entre la longitud de onda y el periodo de la misma, e indica la velocidad a la que se propaga la perturbación.
Clasificación de las ondas
Las ondas se pueden clasificar atendiendo diferentes criterios, por ejemplo:
Considerando la dirección de propagación
Ondas longitudinales: en esta categoría se encuentran las ondas cuya propagación se produce en la misma dirección de la perturbación. Estas ondas se originan como resultado de la compresión o dilatación de las partículas que vibran, por ejemplo, las ondas que se generan al deformar un resorte a lo largo de sus extremos.
Las ondas sonoras son un tipo de ondas longitudinales
Ondas transversales: estas ondas se producen cuando la perturbación es perpendicular a la dirección de propagación, y se originan por la oscilación de las partículas que vibran. Un ejemplo de ondas transversales son las ondas de luz.
Las ondas electromagnéticas son ondas perpendiculares, ya que la dirección de propagación forma 90° con la dirección en que se aplica la perturbación.
Según su naturaleza o medio de propagación
Mecánicas: son ondas que requieren un medio físico de propagación donde puedan viajar a lo largo del espacio, y este medio puede ser deformable o elástico. Un ejemplo de las ondas mecánicas son las ondas sísmicas (que ocasionan terremotos y maremotos).
Las ondas en la superficie de los líquidos son un tipo de onda mecánica.
Electromagnéticas: a diferencia de las ondas mecánicas, estas ondas no requieren un medio de propagación, es decir, pueden viajar en el vacío a velocidad constante, por ejemplo, las ondas de radio o los rayos x.
Las microondas son un tipo de onda electromagnética
Gravitacionales: este tipo de ondas distorsionan la geometría del espacio-tiempo y se desplazan en el vacío a velocidades equivalentes a la de la luz, provocando contracciones y elongaciones en los cuerpos que se encuentran durante su propagación. Un ejemplo de este tipo de ondas se produce durante la explosión de una gran estrella.
Cuando dos agujeros negros orbitan entre ellos, se fusionan formando otro.
Propiedades de las ondas
Refracción: aparece cuando una onda incide sobre una superficie que separa dos medios de propagación diferente, en cuyo caso, parte de la energía se transfiere al mismo medio y otra parte se propaga en el otro medio.
En la imagen se observa como la cucharilla parece estar partida, cuando en realidad es el efecto de refracción de las ondas en dos medios diferentes (el aire y el líquido).
Reflexión: sucede cuando una onda que viaja a través de un medio, se encuentra con otro medio que no puede traspasar ni rodear, y como consecuencia retrocede como una onda de igual frecuencia y velocidad.
El agua refleja sobre su superficie el cielo y las montañas.
Interferencia: se origina por la superposición de ondas que fueron producidas en un mismo espacio por varias fuentes emisoras de ondas.
Las gotas de agua que caen la superficie generan perturbaciones en el agua cuyas ondas se superponen unas con otras.
Difracción: este fenómeno se produce cuando una onda que se propaga encuentra en su trayectoria un obstáculo o ranura cuya dimensión es comparable con su longitud de onda. En este caso, la onda se desvía haciendo que el obstáculo pareciera producir una onda esférica.
La imagen muestra una onda plana que encuentra una ranura en su paso propagándose a través de ella como una onda esférica.
Art. actualizado: Dic. 2022; sobre el original de julio, 2009.
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