Ondas: Concepto y clasificación

1. ¿Qué es una onda?

Definición cotidiana de onda: Una onda es la propagación de una o más perturbaciones en un medio. Por ejemplo: al tirar una piedra al agua.

Esta definición implica:

1. Una o varias perturbaciones.

2. La perturbación se debe propagar.

3. Debe existir un medio para que se propague.

Definición general de onda: Una onda es una forma de transmisión de energía sin propagación de materia en el espacio y/o en el tiempo.

Esta definición implica:

1. Una transmisión de energía, es decir cambios de energía, por ejemplo de elástica a cinética.

2. No debe haber movimiento de materia. Se propaga la onda pero no el medio.

3. No es necesario un medio para que una onda se propague.

Definición para profundizar: Una onda es la perturbación del estado de una sustancia o de un campo que se propaga en esta sustancia o campo (como el campo gravitatorio o el electromagnético).

Esta definición no implica la necesidad de un medio como la definición cotidiana.

2. Clasificación de ondas

Las ondas se pueden clasificar según diferentes criterios.

Si haces clic sobre el botón play , se irán desplegando cada uno de ellos.

2.1. Necesidad de un medio para propagarse

• Ondas Mecánicas: Necesitan un medio material elástico para propagarse. Por ejemplo, el sonido necesita del aire u otro medio para propagarse. Estas ondas para propagarse hacen oscilar las moléculas, transfiriendo de parte de su energía a la molécula siguiente. Las transformaciones de energía están asociadas al trabajo mecánico.

• Ondas no Mecánicas: No necesitan de un medio material para propagarse. En este grupo se encuentran las ondas Electromagnéticas y las Gravitatorias. Estas ondas también se pueden propagar en medios materiales pero se desplazan debido a cambios en los campos. Para el caso de las ondas Electromagnéticas, se producen cambios en los campos magnético y eléctrico y en las ondas Gravitatorias, se producen cambios en el campo gravitatorio.

2.2. Velocidad de propagación de la onda y velocidad de las partículas del medio

• Ondas transversales: la dirección de propagación de la onda es perpendicular a la dirección del movimiento de las partículas del medio. Ejemplo: Ondas en cuerdas o en la superficie de un lago.

• Ondas longitudinales: la dirección de propagación de la onda es paralela a la dirección del movimiento de las partículas del medio. Por ejemplo, el sonido.

Para esta clasificación: ¿Qué ocurre si no hay medio material? En el caso de las ondas Electromagnéticas la onda es transversal, pero son los campos eléctrico y magnético perpendiculares a la velocidad de propagación de la onda.

Se sugiere explorar el siguiente simulador Ondas longitudinales y transversales de Educaplus. Allí al dejar la amplitud longitudinal en el mínimo se puede observar cómo las partículas oscilan de modo perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Si se deja la amplitud transversal en el mínimo y se aumenta la longitudinal, se observa cómo las partículas oscilan de modo paralelo a la dirección de propagación de la onda.

2.3. Número de dimensiones en las que se propaga la onda

Este criterio está dado por la dirección del movimiento de la onda.

• Una dimensión: la onda se propaga a lo largo de una “línea”. Por ejemplo, ondas en cuerdas y resortes.
  

• Dos dimensiones: la onda se propaga sobre un “plano”. Por ejemplo, ondas en la superficie del agua, en la lonja de un tambor.
  

• Tres dimensiones: la onda se propaga en el “espacio”. Por ejemplo, la luz, el sonido.
  

2.4. Número de perturbaciones

• Pulso: es cuando se produce una sola perturbación en el  medio o en un campo en un corto período de tiempo.

• Tren de ondas: es cuando se producen varias perturbaciones en el medio o en un campo.

2.5. Tiempo entre las perturbaciones

• Periódicas: son aquellas que se emiten a iguales intervalos de tiempo, es decir el tiempo entre la generación de una perturbación y la siguiente es constante.

• Aperiódicas: el tiempo de emisión entre perturbaciones no es constante, es decir el tiempo entre la generación de una perturbación y la siguiente no es igual.

2.6. En resumen...

El siguiente video resume todo lo visto sobre el concepto de ondas y su clasificación.

2.7. Créditos

Bibliografía:

• Acosta, P. y otros. (1992). Propuesta de una introducción al tema “Ondas”. Montevideo.
• Aristegui, R. y otros.  (1999). Física I. Buenos Aires.
• Hewitt, P. (2007). Física conceptual. México: Pearson-Addison Weasley.
• Jáuregui, M. y otros.(1999). Física I Educación Media. Santiago de Chile.
• Klein, G. (2002). Concepto de onda y clasificación.
  
• Landau, L. y Kitaigorodski, A.  (1963). Física para todos. Moscú.
• Perelman, Y. (1971). Física recreativa Libro I. Moscú.
• PSSC. (1970). Física Tomo 1. Barcelona.
• Roller, D. Y Blum, R. (1983). Física Volumen Uno. Barcelona.
• Resnick, Robert y Halliday, David. (1967). Física para estudiantes de Ciencias e Ingeniería T1. Barcelona. TII 1980 México DC.
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• Tipler, P. (1998). Física Preuniversitaria. Barcelona.
• Tornaría, E.. (1989). Física 4to. Año. Montevideo.
• Verlag. (1979). Diccionario de Física. Madrid.
• Yaborski, B. M. –  Detlaf, A.A.(1972).  Manual de Física Para ingenieros y estudiantes. Moscú.

Créditos de las imágenes y simulador:

• Las llamadas, Carnaval 2011, 110204-0858-jikatu. Autor: Jimmy Balkovicius. Licencia: CC BY-SA 2.0.
• La mariposa de las galaxias. Autor: Nona Lohr. Licencia:  Dominio Público
• Ondas transversales y Longitudinales. Autor: Gustavo Klein. Licencia: Dominio Público.
• Wave-turquoise-blue-concentric-639241. Autor: Geralt. Modificada por: Silvia Pedreira. Licencia: Dominio Público.
• Luz del sol. Autor: Anónimo. Licencia: Dominio Público.
• Ondas longitudinales y transversales. Autor: Educaplus. Licencia: Educaplus.

Autoría: Prof. Gustavo Klein, modificado por Silvia Pedreira.

spedreira@uruguayeduca.edu.uy

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Febrero de 2019.