Ondas en Física: Propiedades, Clasificación y Fenómenos Esenciales

Una onda es la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. Esta perturbación, en otros puntos del espacio, tiene lugar con cierto retraso temporal con respecto al origen. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vacío.

Clasificación de las Ondas

Según la Dirección de Oscilación y Propagación

Onda Transversal

Una onda transversal es una onda en movimiento que se caracteriza porque sus oscilaciones ocurren perpendiculares a la dirección de propagación. Si una onda transversal se mueve en el plano x-positivo, sus oscilaciones van en dirección arriba y abajo, que están en el plano y-z. Ejemplos de ondas transversales incluyen ondas sísmicas secundarias, el movimiento de los campos eléctricos y magnéticos en una onda plana electromagnética, donde ambos oscilan perpendicularmente entre sí, así como en la dirección de la transferencia de energía. Por lo tanto, una onda electromagnética consta de dos ondas transversales; la luz visible es un ejemplo de onda electromagnética.

Onda Longitudinal

Una onda longitudinal es una onda en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales reciben también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. Algunos ejemplos de ondas longitudinales son el sonido y las ondas sísmicas de tipo P generadas en un terremoto.

Según la Necesidad de un Medio de Propagación

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. Como en el caso de una alfombra o un látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza, sin embargo, una onda se propaga a través de ella.

Ondas Electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. Esto es debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado.

Según su Dimensión o Frente de Onda

Ondas Unidimensionales

Las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas.

Ondas Bidimensionales o Superficiales

Las ondas bidimensionales o superficiales son ondas que se propagan en dos direcciones. Pueden propagarse en cualquiera de las direcciones de una superficie; por ello, se denominan también ondas superficiales.

Ondas Tridimensionales o Esféricas

Las ondas tridimensionales o esféricas son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas.

Fenómenos Ondulatorios Fundamentales

Reflexión

La reflexión se produce cuando una onda encuentra en su recorrido una superficie contra la cual rebota. Después de la reflexión, la onda sigue propagándose en el mismo medio y sus parámetros permanecen inalterados. El eco es un ejemplo de reflexión.

Refracción

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate.

Difracción

En física, la difracción es un fenómeno característico de las ondas bidimensionales y tridimensionales. Este se basa en la curvatura y dispersión de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas (como la luz y las ondas de radio).