Energía de transmisión y resonancia.
Cuando se produce una onda mecánica las partículas vibran, por ejemplo, cuando en un resorte se produce una onda, las partículas vibran en torno a su posición de equilibrio pero no se mueven de un extremo al otro del resorte. En el análisis del movimiento armónico simple e un cuerpo que oscila sujeto al extremo de un resorte, se puede afirmar que se mueve sin fricción. La fuerza neta que actúa sobre el objeto, es decir la fuerza elástica ejercida por el resorte, conserva. En consecuencia la energía mecánica total se conserva.
En la figura, el punto 0 es la posición de equilibrio del cuerpo de masa que el objeto oscila atado al resorte de constante elástica k. Cuando un resorte se comprime o se estira se le puede asociar energía potencial elástica, la cual aumenta cuando la deformación del resorte aumenta. Al asar por la posición de equilibrio, mientras el objeto oscila, la energía potencial elástica es cero y la energía cinética es máxima. Por lo tanto, la energía mecánica del sistema solo es la cinemática, lo cual implica que en el punto 0 el objeto se mueve con la velocidad máxima. En los extremos de la trayectoria, la energía cinética es cero y la energía mecánica únicamente es potencial elástica. La energía en una onda se transmite de un punto a otro en el medio en el que se propaga. Por ejemplo, al considerar la espira de un resorte que vibra con movimiento armónico simple, la energía potencial asociada en el punto de máxima elongación A es: 2
Ep= ½ (k)(A ) Cuando en un extremo del resorte se producen ondas, la energía que se tr ansmite al resorte es: 2
E= ½ (k)(A )
Ondas sísmicas.
Los terremotos y en general, los movimientos sísmicos de baja intensidad se originan en la corteza terrestre. Los repentinos desplazamientos de las placas tectónicas ocasionan ondas sísmicas de baja frecuencia que se propagan en el interior de la Tierra y pueden llegar a la superficie. La velocidad de estas ondas depende de las propiedades del medio; fundamentalmente de la elasticidad y la densidad de los materiales por los que se propagan. Hay dos tipos de ondas:
Ondas primarias u ondas P. Son longitudinales y se transmiten por el interior a
velocidades de aproximadamente 10 km/s.
Ondas secundarias u ondas S. Son transversales y siguen el mismo camino pero a menos
velocidad, aproximadamente a 3 km/s. La diferencia de las velocidades entre las ondas P y S permite hallar la profundidad del centro en el cual se produce la onda sísmica o hipocentro. El primer punto que alcanzan las ondas sísmicas sobre la superficie de la tierra se llama Epicentro. La energía asociada a las ondas sísmicas depende de la amplitud de la onda, A medida que la onda avanza, se amortigua y su amplitud disminuye. De esta forma la intensidad del movimiento sísmico es menor cuando el hipocentro se encuentra a mayor profundidad. Resonancia.
Algunas ondas, como el sonido se caracterizan por su capacidad de transmitir la energía de un cuerpo a otro. Por ejemplo, cuando dos guitarras afinadas se colocan una frente a la otra, al tirar de una cuerda de cualquier guitarra, la misma cuerda pero en la otra guitarra vibra de forma espontánea. Cuando se pulsa la cuerda de la guitarra, que posee una tensión determinada, transmite energía al aire que la rodea a partir de las vibraciones generadas. El aire se encuentra vibrando a cierta frecuencia y cuando choca con la segunda cuerda le transmite energía y, por consiguiente, la hace vibrar de forma idéntica a la otra cuerda. Esto ocurre debida a un fenómeno denominado resonancia. La resonancia es el fenómeno que se produce cuando los cuerpos v ibran con la misma frecuencia y uno de ellos hace vibrar al otro. Cuando esto ocurre, pueden ser absorbidos o reflejados por otros cuerpos. Se utiliza en el estudio de la transmisión de la luz por medios homogéneos, la reflexión y la refracción. Es así como esta rama de la óptica se dedica al diseño de lentes y componentes de instrumentos ópticos.
