Movimiento ondulatorio unidimensional: ecuaciones, magnitudes y tipos de onda

Movimiento ondulatorio en una dimensión: ecuaciones, magnitudes y distinción entre ondas

Definición

Un movimiento ondulatorio (onda) es la transmisión de una perturbación a través del espacio, sin que se transporte materia, solo energía. A continuación se exponen las clasificaciones y las magnitudes fundamentales asociadas a las ondas unidimensionales.

Clasificación según la dirección de vibración

• Transversales: aquellas ondas cuya dirección de propagación es perpendicular a la dirección de vibración. (Hacer dibujo de onda). Ejemplos: la onda que se propaga por una cuerda o las olas en la superficie del agua.
• Longitudinales: aquellas en las que la propagación de la energía se produce en la misma dirección de la vibración. Un ejemplo importante es el sonido, que se transmite porque las moléculas de aire vibran en la dirección de propagación.

Clasificación según el tipo de energía que transmiten

• Mecánicas: transmiten energía mecánica. Necesitan un medio material para propagarse (no se propagan por el vacío). Ejemplos: las olas del agua, las ondas en cuerdas.
• Electromagnéticas: transmiten energía electromagnética. No necesitan un medio material; son una combinación de campo eléctrico y magnético que se inducen mutuamente. Ejemplos: luz visible, microondas, etc.

Onda armónica unidimensional

Una onda armónica es la propagación de un movimiento armónico simple a través del espacio. La ecuación que describe una onda armónica unidimensional se puede expresar como:

y(x,t) = A sen(ω t - k x + φ)

Significado de las variables

• y(x,t): elongación en metros (m).
• A: amplitud, elongación máxima (m).
• ω (omega): pulsación o frecuencia angular, en rad/s.
• k: número de onda, en m^-1.
• φ: fase inicial (en radianes).

La onda es doblemente periódica: se repite cada T segundos y cada λ metros, donde T es el periodo y λ (longitud de onda) la distancia espacial entre repeticiones consecutivas.

Relaciones fundamentales

ω = 2π / T

k = 2π / λ

La velocidad de propagación de la onda se calcula como:

v = λ / T

También se cumple la relación v = ω / k, que conecta la velocidad con la pulsación y el número de onda.