Fundamentos y Propiedades Físicas de las Ondas
Conceptos Fundamentales de las Ondas
La intensidad de una onda en un punto es la energía (E) que se propaga a través de la unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación en la unidad de tiempo (J/m²·s).
Si la onda es plana y se propaga en un medio homogéneo e isótropo, la energía transportada y la intensidad (I) de la onda no varían de un punto a otro del medio.
Atenuación
Es la disminución natural de la amplitud (A) de la onda al aumentar la distancia al foco. Se expresa mediante la relación: A₁/A₂ = R₂/R₁.
Principio de Huygens
Cada punto de un frente de ondas puede considerarse como un foco secundario de nuevos frentes de ondas elementales, de forma que, al cabo de un tiempo, el nuevo frente de ondas es la envolvente de las ondas secundarias.
Fenómenos Ondulatorios
- Reflexión: Se produce cuando, al chocar contra un obstáculo, la onda experimenta un cambio de dirección o de sentido, volviendo por el mismo medio que el de llegada.
- Refracción: Cambio de dirección de propagación que experimenta una onda al pasar de un medio a otro en el que se modifica su velocidad de propagación (sen i / sen r = v₁ / v₂ - Ley de Snell).
- Difracción: Distorsión que experimenta una onda cuando se interpone en su camino un obstáculo cuyo tamaño es menor o igual que el de su longitud de onda.
- Onda polarizada: Se obtiene si se fuerza a que las vibraciones se produzcan en un único plano.
- Interferencias: Es el encuentro en un punto de dos o más ondas cuyas acciones se suman, dando origen en los puntos de coincidencia a una nueva onda. Las interferencias pueden ser constructivas y destructivas.
Ondas Estacionarias
Es la interferencia de dos ondas de la misma amplitud, frecuencia y longitud de onda que se propagan en la misma dirección pero en sentidos contrarios.
- Nodos: Puntos donde la amplitud es 0 (no oscilan).
- Vientres o Antinodos: Puntos donde la amplitud es máxima (aparecen en posiciones impares de λ/4).
El Sonido
Es una onda material y longitudinal de presión, producida por la propagación en un medio elástico de un movimiento vibratorio que consiste en sucesivas compresiones y dilataciones del medio.