Ondas Estacionarias e Resonancia: Conceptos Fundamentais en Física

Ondas Estacionarias: Definición e Características

Unha onda estacionaria constitúe un caso particular de interferencia e fórmase cando se propagan, nun medio elástico e homoxéneo, dúas ondas da mesma lonxitude de onda, frecuencia e amplitude. Estas ondas avanzan coa mesma velocidade na mesma dirección de propagación, pero en sentido oposto e cunha diferenza de fase de media lonxitude de onda.

O resultado é unha onda de igual frecuencia e lonxitude de onda que as ondas compoñentes, cunha amplitude variable para cada punto, pero sempre constante para un punto específico.

En aparencia, a onda non avanza, está "estacionada", resultando en puntos inmóbiles (denominados nodos) e outros que se moven ata acadar a amplitude máxima, igual ao dobre da das ondas que interfiren (denominados ventres).

Nos nodos atópanse dúas ondas en fase oposta, polo que se anulan (a amplitude é nula), mentres que nos ventres as ondas atópanse en igual fase, polo que se reforzan (a amplitude é máxima). Ao estar os nodos sempre en repouso, a onda non viaxa e non transporta enerxía.

Resonancia: Fenómeno e Aplicacións

En situacións ideais, a enerxía mecánica total dun oscilador harmónico permanece constante, polo que a súa amplitude e frecuencia serían sempre as mesmas. Na realidade, sempre existe rozamento, o que provoca perdas na enerxía mecánica que se disipa en forma de calor.

Se o amortecemento (perda de enerxía) é pequeno, a amplitude das vibracións irá diminuíndo ata que se anulen sen que por iso se vexa afectada a frecuencia. Pola contra, se o amortecemento é grande, a frecuencia das oscilacións diminúe.

Cando queremos manter a amplitude dun movemento, debemos comunicarlle a mesma cantidade de enerxía que vai perdendo. Pero se a frecuencia desta enerxía é a mesma ou próxima á do oscilador, a amplitude das oscilacions aumentará considerablemente. Este fenómeno recibe o nome de resonancia.

A resonancia é un fenómeno que se produce cando un corpo capaz de vibrar é sometido á acción dunha forza periódica, cuxo período de vibración é similar ao período de vibración característico do corpo. Entón, cunha forza relativamente pequena aplicada de forma repetida, facemos que a amplitude dun sistema oscilante se faga moi grande. Nestas circunstancias, o corpo vibra, aumentando de forma progresiva a amplitude do movemento tras cada unha das actuacións sucesivas da forza.

No caso das ondas sonoras, se temos dous corpos, un dos cales transmite ao aire as súas vibracións, cando estas chegan ao segundo corpo en repouso, provocan que este comece a vibrar coa mesma frecuencia e amplitude crecente. O corpo que provoca a vibración denomínase excitador e o que entra en vibración por resonancia, resonador.