Física - 1º B.D.

Las ondas experimentan el fenómeno de la refracción de las ondas, cuando la onda que se propaga por un medio pasa a otro con diferentes características.

Al cambiar las características del medio la onda cambia su velocidad. A las ondas que cambian de medio se les llama ondas refractadas o transmitidas. Estudiaremos la refracción para las ondas unidimensionales y bidimensionales.

Refracción de ondas en una dimensión

Caso 1. El pulso es generado en la cuerda de menor densidad lineal de masa

En la imagen que se presenta a continuación se representaron dos cuerdas diferentes unidas. Las cuerdas tienen distinta densidad lineal de masa, como vimos anteriormente ésta es una propiedad característica de las cuerdas.

Si se genera un pulso en la cuerda 1 como se muestra en la figura:

El pulso generado en la cuerda 1 se propaga hacia la derecha aproximándose a la unión con la cuerda 2. Momentos después de haber llegado a la unión se puede observar la situación que se representa:

El pulso reflejado en la cuerda 1 se invierte debido a que μ₁ <  μ₂ , la unión de las cuerdas actúa como "si fuera" un extremo fijo, de esta forma la cuerda 2 le ejerce una fuerza a la cuerda 1 con sentido opuesto a la que la cuerda 1 le ejerce a la 2 y por eso el pulso reflejado se invierte. La velocidad del pulso transmitido o refractado disminuye porque  la densidad lineal de masa de la cuerda 2 es mayor que la de la cuerda 1.

Caso 2. El pulso es generado en la cuerda de mayor densidad lineal de masa

Ahora el pulso es generado en la cuerda 2 y se propaga hacia la izquierda con velocidad 2:

Momentos después de haber llegado a la unión se puede observar la situación que se representa:

El pulso reflejado en la cuerda 2 no se invierte debido a que μ₁ <  μ₂ , la unión de las cuerdas actúa como "si fuera" un extremo libre, de esta forma la cuerda 1, al ser de menor densidad lineal de masa que la cuerda 2, le ejerce una fuerza a la cuerda 2 que no logra la inversión del pulso que se refleja. Así vemos que actúa como "si fuera" un extremo libre, por eso el pulso reflejado no se invierte. La velocidad del pulso transmitido o refractado aumenta porque  la densidad lineal de masa de la cuerda 1 es menor que la de la cuerda 2.

Refracción de ondas en dos dimensiones

Una onda que se propaga por la superficie del agua se refracta cuando el agua cambia la profundidad. El cambio de profundidad produce un cambio en las características del medio por el que se propaga la onda y hace que su velocidad se modifique. El video a continuación muestra, haciendo uso de la cubeta de ondas, todos los fenómenos que experimentan las ondas en la superficie del agua, se ha configurado para que el video comience en el tiempo 2:32, donde se observa la refracción de ondas periódicas en la superficie del agua hasta el tiempo 3:02.