Fundamentos del Movimiento Ondulatorio: Conceptos Clave y Propiedades Físicas de las Ondas

Introducción al Movimiento Ondulatorio

El movimiento ondulatorio es una forma de transmisión de energía que no va acompañada de transporte de materia.

Un movimiento ondulatorio es la propagación de un movimiento vibratorio, es decir, la propagación de un movimiento alrededor de la posición de equilibrio de un cuerpo.

Una onda es la posición que adopta en cada instante la perturbación que se ha producido.

Clasificación de las Ondas

Ondas según el medio de propagación

• Ondas Mecánicas: Son las que se originan al producirse una perturbación en un medio elástico, sin el cual no existiría la propagación.
• Ondas Electromagnéticas: Aunque pueden transmitirse a través de ciertos medios, no precisan necesariamente de un medio elástico, ya que se propagan en el vacío.

Ondas según la dirección de vibración

• Ondas Longitudinales: Las vibraciones de las partículas en torno a su punto de equilibrio se producen en la misma dirección en la que se propaga la onda. Se producen por compresiones y dilataciones entre las partículas que vibran.
• Ondas Transversales: Las vibraciones de las partículas entorno a su punto de equilibrio se producen en dirección perpendicular a la de la propagación de las ondas.

Parámetros Fundamentales de la Onda

Conceptos Geométricos

• Frente de Onda: Es la línea o la superficie formada por los puntos que han sido alcanzados por la perturbación en un mismo instante.
• Rayo: Se define como la línea imaginaria perpendicular al frente de onda.

Magnitudes Físicas Clave

1. Velocidad de Propagación (v): Es la distancia que la onda recorre en cada unidad de tiempo.
2. Longitud de Onda (λ): Es la distancia que separa dos puntos consecutivos de dicha onda que vibran de idéntica manera. Se expresa en metros (m).
3. Periodo (T): Es el tiempo que tarda la perturbación en recorrer una longitud de onda. Coincide con el tiempo que tarda un punto en realizar una vibración completa. Se expresa en segundos (s).
4. Frecuencia (f): Es el número de vibraciones que realiza un punto en la unidad de tiempo. Su unidad es el hercio (Hz), que significa vibraciones por segundo.
5. Amplitud (A): Es la separación máxima que alcanza, desde la posición de equilibrio, cada uno de los puntos del medio que oscilan.
6. Intensidad (I): Es la cantidad de energía que fluye por el medio a través de la unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación en la unidad de tiempo. Equivale a la potencia por unidad de superficie. Se expresa en W/m².

Fenómenos Ondulatorios

• Reflexión: Es el cambio de dirección que experimenta un tren de ondas al chocar con una superficie lisa sin atravesarla.
• Refracción: Consiste en el cambio de velocidad que experimenta un tren de ondas al pasar de un medio a otro de distinta profundidad o densidad.
• Difracción: Es el fenómeno que se produce en el momento en que una onda modifica su dirección de propagación cuando se encuentra, al propagarse, un obstáculo o una abertura de tamaño inferior o igual a su longitud de onda.

Aplicación Específica: El Sonido

El sonido tiene su origen en la vibración de los cuerpos.

El sonido es una onda mecánica porque necesita un medio material para su propagación y es una onda longitudinal porque las partículas del medio oscilan en la misma dirección en que se propaga la onda, emitiendo energía sonora.

El sonido se propaga en un mismo medio homogéneo a velocidad constante, es decir, con movimiento uniforme.