Movimiento Ondulatorio: Propagación y Tipos de Ondas

T.5. Movimiento Ondulatorio

1. Ondas

El movimiento ondulatorio es una forma de transmisión de energía (sin transporte neto de materia) mediante la propagación de alguna forma de perturbación (onda). Es un fenómeno de transporte de energía.

1.1. Clasificación de las Ondas

1.1.1. Según el Tipo de Energía que Propagan

• Ondas Mecánicas: Necesitan un medio material. Ej: Cuerdas de una guitarra.
• Ondas Electromagnéticas: No necesitan un medio material. Ej: Las ondas de radio o los rayos X.

1.1.2. Atendiendo a la Dirección de Propagación de la Perturbación y Movimiento de las Partículas

• Ondas Longitudinales: Propagación de la perturbación y movimiento de las partículas en el mismo sentido. Ej: Sonido.
• Ondas Transversales: Propagación de la perturbación y movimiento de las partículas perpendiculares. Ej: Cuerda.
• Ondas Superficiales: Las partículas se mueven paralela y perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.

1.1.3. Propagación de Energía

• Ondas Unidimensionales: La energía se propaga en una dirección. Ej: Cuerda.
• Ondas Bidimensionales: La energía se propaga en un plano. Ej: Ondas en el agua.
• Ondas Tridimensionales: Se propagan en el espacio. Ej: Sonido.

1.1.4. Ondas Armónicas

Tienen su origen en las perturbaciones periódicas producidas en un medio elástico por movimiento armónico simple.

2. Energía de una Onda Armónica

La energía transmitida por una onda armónica es proporcional al cuadrado de la amplitud de la onda y al cuadrado de la frecuencia.

3. Ondas Sonoras

El sonido es una vibración o perturbación mecánica de algún cuerpo que se propaga en forma de ondas a través de cualquier medio material elástico. La onda mediante la que se propaga el sonido, a través de un material elástico, se llama onda sonora.

• Ondas Infrasónicas: Cuando las frecuencias están por debajo del intervalo audible (inferiores a 20Hz).
• Ondas Ultrasónicas: Cuando las frecuencias están por encima del intervalo audible (superiores a 20 000Hz).

T.6. Fenómenos Ondulatorios

1. Reflexión

Fenómeno por el cual, al llegar una onda a la superficie de separación de dos medios, es devuelta al primero de ellos junto con una parte de la energía del movimiento ondulatorio, cambiando su dirección de propagación.

Leyes de la Reflexión:

1. El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo reflejado están situados en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia i y el ángulo de reflexión r son iguales.

Reflexión Total: Se produce cuando en la refracción los rayos inciden con un ángulo superior al ángulo límite. Únicamente es posible cuando el rayo pasa de un medio de índice de refracción mayor a otro de índice menor.

Ángulo Límite: Ángulo a partir del cual se produce reflexión total. sen r = 1; sen i = n₂/n₁.

2. Refracción

Fenómeno por el cual, al llegar una onda a la superficie de separación de dos medios, penetra y se transmite en el segundo de ellos junto con una parte de la energía del movimiento ondulatorio, cambiando de dirección de propagación.

Leyes de la Refracción:

1. El rayo refractado, la normal y el rayo incidente están en el mismo plano.
2. La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el del ángulo de refracción es una constante igual a la razón entre las respectivas velocidades de propagación del movimiento ondulatorio. Esta constante n₂₁ se denomina índice de refracción relativo del segundo medio respecto al primero. sen i / sen r = v₁ / v₂ = n₂₁ (Ley de Snell).