Ondas periódicas: características, reflexión y refracción

Ondas Periódicas

Definición: Conjunto de pulsos que se emiten a intervalos iguales de tiempo. En cada período se provoca una perturbación idéntica a la anterior.

Características de las Ondas Periódicas

Amplitud (A): Distancia máxima de un punto del medio elástico con respecto a su posición de equilibrio. Se mide en metros (m).

Fase: Dos puntos del medio están en fase cuando se encuentran a la misma distancia de su posición de equilibrio y con la misma velocidad en todo momento.

Longitud de Onda (λ): Distancia entre dos puntos consecutivos del medio que se mueven en fase. Se mide en metros (m).

Periodo (T): Tiempo que tarda un punto del medio en realizar una oscilación completa. Se mide en segundos (s).

Frecuencia (f): Número de oscilaciones completas que realiza un punto del medio por unidad de tiempo. Se mide en Hertz (Hz).

Velocidad (v): La velocidad de una onda periódica se calcula como v = λ/T. La velocidad es constante dentro de un mismo medio.

Reflexión de Ondas en una Dimensión

Reflexión en un extremo fijo: Los pulsos de las ondas periódicas se reflejan invertidos. La velocidad de propagación cambia de sentido, pero no la frecuencia ni la longitud de onda. La amplitud será la misma, siempre y cuando el extremo fijo no absorba energía.

Reflexión en un extremo libre: Cada pulso se refleja derecho y la onda reflejada tiene las mismas características que la onda incidente. Solo cambia el sentido de la velocidad.

Refracción de Ondas en una Dimensión

La refracción ocurre cuando una onda cambia de medio de propagación.

• Al cambiar de medio, parte de la onda se refleja y la otra parte se refracta.
• La frecuencia de una onda no cambia cuando se transmite de un medio a otro.
• La velocidad de la onda sí cambia al pasar de un medio a otro.

Ondas en Dos Dimensiones

Las ondas en dos dimensiones se propagan en un plano. Las características de estas ondas son las mismas que en las ondas unidimensionales. La frecuencia depende de la fuente externa que origina la onda. Es decir, si disminuye la frecuencia, aumenta la longitud de onda (λ). Y si aumenta la frecuencia, disminuye la longitud de onda.

Reflexión de Ondas en Dos Dimensiones

• La velocidad de la onda se mantiene constante porque no cambia de medio.
• La frecuencia y la longitud de onda también se mantienen constantes.
• La dirección en que se mueve el frente de ondas se marca con una recta perpendicular al frente de ondas, llamada rayo.
• El ángulo formado por el rayo incidente y la normal a la superficie es igual al ángulo formado por el rayo reflejado y la normal. Es decir, el ángulo de reflexión (r) es igual al ángulo de incidencia (i).