Movimiento Ondulatorio: Tipos, Propagación y Ecuaciones
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Movimiento Ondulatorio
El movimiento ondulatorio es la propagación de una perturbación a través de un medio material o del vacío. La onda transporta energía.
Tipos de Ondas
Ondas Mecánicas
Las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio.
Ondas Electromagnéticas
Son aquellas que no necesitan de un medio elástico, se propagan por el vacío.
Propagación de Ondas
Ondas Longitudinales
El movimiento de las partículas es paralelo a la dirección de propagación de la misma. Por ejemplo, el sonido.
Ondas Transversales
Las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las olas en el mar.
Ecuación de la Onda
Supongamos que tenemos una cuerda sujeta por un extremo y por el otro realizamos una perturbación con un movimiento arriba y abajo de su posición de equilibrio. La elongación del extremo (x=0) de la cuerda en un instante será la ecuación de un movimiento armónico simple:
y(0,t) = A sen (ωt + φ0)
donde A es la separación máxima de la posición de equilibrio y se denomina amplitud.
Si la perturbación se mueve con una velocidad constante vp, en el sentido positivo del eje de las X, la perturbación tardará un tiempo t = x/vp en alcanzar un punto de la cuerda que se encuentra a una distancia x del origen. La elongación de ese punto situado en la posición x en el instante t será la ecuación de su m.a.s., teniendo en cuenta que vibra un tiempo (t - x/vp) menor que el tiempo t que vibra la partícula que está en el origen:
y(x,t) = A sen [ω(t - x/vp) + φ0]
Teniendo en cuenta que la pulsación del movimiento armónico es ω = 2π/T,
y(x,t) = A sen [2π/T(t - x/vp) + φ0]
Teniendo en cuenta la relación entre el período y la longitud de onda, vp = λ/T, la ecuación de la onda puedes expresarla en la forma:
y(x,t) = A sen [2π(t/T - x/λ) + φ0]
que expresada de manera compacta:
y(x,t) = A sen (ωt - kx + φ0)
El signo "menos" del argumento indica que la onda se propaga en el sentido positivo del eje de las X.