Definición de Onda
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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La imagen muestra una onda plana que encuentra una ranura en su paso propagándose a través de ella como una onda esférica.
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Art. actualizado: Dic. 2022; sobre el original de julio, 2009.
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