Electromagnetismo

Propagación de Ondas con Pérdida

En física, una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético,

Teoría definida por (Ostrovsky y Potapov, 1999). La teoría de ondas se conforma como una característica rama de la física que se ocupa de las propiedades de los fenómenos ondulatorios independientemente de cuál sea su origen físico Una peculiaridad de estos fenómenos ondulatorios es que a pesar de que el estudio de sus características no depende del tipo de onda en cuestión, los distintos orígenes físicos que provocan su aparición les confieren propiedades muy particulares que las distinguen de unos fenómenos a otros. Por ejemplo, la acústica se diferencia de la óptica en que las ondas sonoras están relacionadas con aspectos más mecánicos que las ondas electromagnéticas (que son las que gobiernan los fenómenos ópticos). Conceptos tales como masa, cantidad de movimiento, inercia o elasticidad son conceptos importantes para describir procesos de ondas sonoras, a diferencia de en las ópticas, donde estas no tienen una especial relevancia.

Y=A*SEN (K*X-W*T)

A= se llama amplitud y es la altura máxima alcanzada por la superficie desde su posición de equilibrio.

K=se llama número de onda y es igual a 2*π/λ λ: longitud de onda

X =la distancia desde la fuente al punto en estudio.

W= es la pulsación = 2*π*f F = frecuencia.

T= es el tiempo, el momento en que se hace el estudio.

Todas las ondas tienen un comportamiento común bajo un número de situaciones estándar. Todas las ondas pueden experimentar los siguientes fenómenos:

 Difracción. Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstáculo deja de ir en línea recta para rodearlo.

 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 los parámetros permanecen inalterados. El eco es un ejemplo de Reflexión.

 Refracción. Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos 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.

 Interferencia. Cuando en una región del espacio inciden dos o más ondas, los desplazamientos que producen sobre una partícula del medio se suman algebraicamente. Esto se llama interferencia.

Para realizar un análisis de la propagación de las ondas se debe tomar en cuanta la naturaleza de la misma, es decir, si son mecánicas o electromagnéticas.

Cuando se habla de ondas mecánicas, se hace referencias a aquellas que necesariamente utilizan un medio para su transmisión. Cuando se refieren a ondas electromagnéticas (OEM) son aquellas que se basan en un campo eléctrico y uno magnético, y estas no utilizan un medio para su trasmisión.

Se puede decir entonces que cuando una onda se propaga en el espacio libre esta no sufren pérdidas de energía, no obstante, estas se degradan por factores como lo son; la atenuación cuando la densidad de la potencia disminuye; la absorción establece que la atmosfera contienen partículas que absorben le energía electromagnética debido a los componentes de la misma y estas reducen la densidad de la potencia; la interferencia es aquella perturbación de una señal en su recepción.

Por ejemplo: los factores que afectan la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas en un enlace terrestre

 Perdidas en el Espacio Libre

 Perdidas por Lluvia

 Perdidas por Vegetación

 Perdidas en las Líneas de Transmisión

 Perdidas Misceláneas

 Perdidas por Reflexión

 Perdidas por Difracción

En el caso de ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse; La velocidad puede ser afectada por algunas características del medio como: la homogeneidad, la elasticidad, la densidad y la temperatura. Dentro de las ondas mecánicas tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad.

Ejemplo en ondas mecánicas

Propagación en cuerdas

La velocidad de una onda viajando a través de una cuerda en vibración (v) es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la tensión de la cuerda (T) por su densidad lineal (μ):

Espectro Electromagnético

Estas son originadas a partir de la vibración de los electrones, esta se trata de una onda transversal y emiten energía en forma de onda electromagnética, estos rangos se clasifican según la frecuencia de la onda o por su longitud de onda

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

...