Una onda es un medio de trasmisión de energía, la cual puede ser mecánica o electromagnética según su naturaleza, a pesar de que hay una transmisión de energía la cual puede ser pequeña o muy grande no existe una transferencia de masa.
Ondasmecánicas. Las ondas mecánicas son llamadas todas aquellas ondas las cuales necesitan de un medio físico para su propagación, de este modo en ausencia de materia sería imposible su propagación, como ejemplos de este tipo de ondas tenemos el sonido, donde una perturbación o vibración de un elemento físico transmite una onda a través del medio que nos rodea (aire), en donde a su vez las moléculas son agitadas y transmiten esta perturbación, donde finalmente es recepcionada en nuestro caso por el oído, donde una vibración es llevada mediantes impulsos eléctricos al cerebro y el sonido es escuchado propiamente tal. Otro ejemplo de una onda mecánica son las olas en el mar, el viento ocasiona una perturbación en el mar, el cual reacciona a este mediante la generación de olas, otro ejemplo es una guitarra, en donde al agitar una cuerda se transmite la onda de sonido conforme la cuerda sigue vibrando. Ondaselectromagnéticas. Como se puede inferir según lo mencionado anteriormente en ondas mecánicas, la diferencia principal dentro de las ondas electromagnéticas, es que estas pueden transmitirse sin necesidad de un medio físico, esto es bastante importante a la hora de entender su propagación, el hecho de que pueda transmitirse en la ausencia de materia nos dice que puede ser propagada en el vacío, es decir una onda de este tipo puede viajar por el espacio en los rincones más lejanos sin ver alteración en su propagación en los márgenes del alcance que tenga su frecuencia. Algunos ejemplos de estos tipos de ondas, son la luz, rayos gama, rayos ultra violetas, rayos microondas. Entre otros.
Las ondas presentan comportamientos particulares frente a distintos escenarios, o según el medio en el cual se transmitan, gran parte de esto es explicado mediante sus propiedades.
Reflexióndeunaonda Las ondas cuando son transmitidas t ransmitidas es común que en su trayectoria existan distintos elementos que se oponen, caso particular de esto es cuando un elemento con superficie lisa se interpone y genera el reflejo de la onda o rayo (rebote) este reflejo produce un cambio de dirección según muestra la figura 1. Donde con respecto a una normal (perpendicular a la superficie) el ángulo formado respecto al rayo que incide con la normal es el mismo al ángulo formado entre la normal y el rayo reflejado.
Figura 1. Esquema reflexión de un rayo en una superficie.
Refraccióndeunaonda La refracción de una onda ocurre cuando el rayo o la onda propagada cambian de medio, es decir si la onda se está propagando por el aire, e incide en el agua, al traspasar habrá una variación en su dirección, este cambio de dirección se aprecia en la figura 2. En donde podemos ver que el rayo que incide tiene un ángulo con respecto a la normal de valor alfa, mientras que el rayo refractado conforma un ángulo beta con respecto a la normal, esta variación es provocada por las distintas propiedades físicas que tiene el medio, generalizando se considera un factor por cada medio estudiado, es así como encontramos el índice de refracción.
Figura 2. Refracción de una onda que pasa de un medio “A” a un medio “B”.
Absorción Como se mencionó con anterioridad, una onda es un medio por el cual se transmite energía, y esta energía se debe liberar o retener en algún punto de su trayectoria, algunos materiales así como permiten el traspaso de las ondas a través de ellos, también retienen en algunos casos parte de esta energía, un ejemplo claro de esta propiedad, es la radiación, al exponer algún elemento físico a la transmisión de la radiación de algún elemento radioactivo, este retiene parte de la radiación, quedando así con “radioactividad”, el cuerpo humano al verse expuesto a este tipo de situación
sufre alteraciones a nivel genético, pudiendo así generar daños en las futuras generaciones.
Para poder estudiar matemáticamente las ondas es necesario conocer los conceptos que rigen este estudio, además de esto, manejar en extenso las unidades con las cuales se debe trabajar, para poder asociar conceptos adecuadamente a la hora de solucionar problemas. En la figura 3. Se muestra un esquema de una onda, con los parámetros.
Figura 3. Esquema de una onda.
Cresta. La cresta corresponde al punto más elevado de la onda. Valle. El valle corresponde al punto más bajo de la onda.
Amplitud. La amplitud es la distancia entre la cresta y el eje medio de la onda o equilibrio, esta distancia es la misma entre el valle y el eje medio. LongituddeOnda. La longitud de onda es la distancia entre un punto medio a otro, es decir la longitud que tiene la onda al cumplir 1 ciclo, otras maneras de medirlo es de cresta a cresta, o de valle a valle, la unidad de medida es en metros [m]. Frecuencia. La frecuencia se define como la cantidad de ciclos, oscilaciones, vibraciones o perturbaciones que se completan en 1 segundo, la unidad de medida es
= 1
=[]. (1)
Donde: F: frecuencia T: Periodo
Periodo. El periodo se define como el tiempo que demora en completar 1 oscilación, su medida está dada en segundos [s].
= 1
(2)
Donde: T: Periodo F: Frecuencia
Rapidezovelocidaddeonda. Se define como la rapidez de propagación en un medio de la onda. Su medida es metros por segundo .
[ ]
=∗ Donde V: velocidad F: frecuencia
: Longitud de onda
(3)
=
(4)
=
(5)
Donde: V: velocidad.
: Longitud de onda T: Periodo
Donde: V: velocidad D: distancia t: tiempo
Para poder comprender los sonidos se han estudiado mediante la analogía de las ondas, muchas de las propiedades de las ondas ocurren en los sonidos, es importante distinguir ciertas analogías de términos que se muestran en la siguiente tabla. Tabla 1. Analogías de términos entre ondas y sonidos para su estudio. Ondas
Sonido
Frecuencia
Tono, Altura
Amplitud
Intensidad
la intensidad define la sonoridad en [Db]
Timbre
Las distintas formas de la onda darán timbres distintos a los sonidos.
Forma de la onda
explicación a mayor altura o tono, sonidos más agudos, a menor altura más graves
Modelocorpuscular. Alrededor del año 1666 Isaac Newton postuló un modelo para dar entendimiento al fenómeno de la luz, donde explica que la luz es un conglomerado de partículas o “corpúsculos” los cuales viajan
describiendo una trayectoria rectilínea.
Con estos fundamentos se logró describir el fenómeno de la luz y las sombras. Además descompuso la luz blanca en lo que definió el espectro de luz visible como los colores del arco iris.
Modeloelectromagnético. Este modelo postula que el universo está lleno de éter, debido a que se consideraba inaceptable en la época que algo pudiera atravesar el vacío o la ausencia de materia. Para esto unifica en una sola teoría.
Electricidad Magnetismo Óptica
