Ondas Mecanicas

Ondas

Una onda es una perturbación que se propaga. Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y recupera vibrando al paso de la onda.

Para que se produzca una onda mecánica son necesarias las siguientes condiciones; una fuente de perturbación. Un medio a través del cual se propague la perturbación. Un mecanismo por medio del cual las partículas del medio interactúen entre sí para intercambiar energía. Una onda transporta energía pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.

La fuente de perturbación provoca que las partículas que componen el medio oscilen alrededor de una posición de equilibrio por lo que su desplazamiento neto es igual a cero. Al interactuar las partículas unas con otras se transfiere la energía desde una partícula hacia su vecina, sin embargo no hay transporte neto de la materia que constituye el medio. La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta (este es el foco de las ondas) y en esa partícula se inicia la onda. La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio con una velocidad constante (siempre que el medio sea isótropo).

Las ondas mecánicas, debido a su mecanismo de expansión cuentan con las siguientes características: La onda se propaga desde la fuente en todas las direcciones en que le sea posible. Dos ondas pueden entrecruzarse en el mismo punto del medio sin modificarse una a la otra. La velocidad de la onda es una propiedad dependiente únicamente de las características físicas del medio.

Para que se produzca una onda es imprescindible y necesario que ocurra una perturbación al sistema, es decir es necesario que se produzca una variación de alguna propiedad física del sistema como la presión, la temperatura, la densidad la cual produce la vibración inicial que se transmite a lo largo de una región del espacio en forma de energía.

Tipos de ondas generales

Las ondas se pueden clasificar de diferentes formas. A continuación veremos algunas de ellas:

A) Según la dirección de vibración de las partículas y de propagación de la onda.

Longitudinales. Son aquellas en que las partículas vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda. Ej. El sonido, ondas sísmicas.

Transversales. Son aquellas en las que las partículas vibran perpendicularmente a la dirección en la que se propaga la onda. Ej. La luz, onda de una cuerda.

B) Según la dimensión de propagación de la onda. Unidimensionales. Las que se propagan en una sola dimensión. Ej. Vibración de una cuerda.

Unidimensionales: estas ondas, como su nombre indica, viajan en una única dirección espacial. Es por esto que sus frentes son planos y paralelos.

Bidimensionales. Las que se propagan en dos dimensiones. Ej. Onda en la superficie del agua.

Tridimensionales. Las que se propagan en tres dimensiones. Ej. Luz, sonido. Ejemplos de ondas son: olas del mar, sonido, luz, ondas sísmicas, vibración de una cuerda, etc.

C) Según el medio que necesitan para propagarse.

Mecánicas. Necesitan propagarse a través de la materia. Ej. El sonido, olas del mar.

Electromagnéticas. No necesitan medio para propagarse, se pueden propagar en el vacío. Ej. La luz, calor radiante.

Gravitacionales: estas ondas son perturbaciones que afectan la geometría espacio-temporal que viaja a través del vacío. Su velocidad es equivalente a la de la luz.

D) Según su periodicidad:

No periódicas: estas ondas son causadas por una perturbación de manera aislada o, si las perturbaciones se dan de manera repetida, estas tendrán cualidades diferentes.

Periódicas: son producidas por ciclos repetitivos de perturbaciones.

Tipos de Ondas mecanicas

Ondas sonoras

Una onda sonora es un caso particular de onda elástica, concretamente una onda elástica longitudinal. Los fluidos son medios continuos que se caracterizan por no tener rigidez y por tanto no pueden transmitir ondas elásticas transversales sólo longitudinales de presión.

Ondas elásticas

En un medio elástico no sometido a fuerzas volumétricas la ecuación de movimiento de una onda elástica que relaciona la velocidad de propagación con las tensiones existentes en el medio elástico vienen dadas, usando el convenio de Einstein.

Ondas planas

En general una onda elástica puede ser una combinación de ondas longitudinales y de ondas transversales. Una manera simple de demostrar esto es considerar la propagación de ondas planas en las que el vector de desplazamientos provocados por el paso de la onda.

Ondas P y S

Una onda elástica puede descomponerse, mediante la descomposición de Helmholtz para campos vectoriales, en una componente longitudinal a lo largo de la dirección de propagación de la propagación y una onda transversal a la misma. Estas dos componentes se llaman usualmente componente P (onda Primaria) y componente S (onda Secundaria).

Características de las ondas

Todas las ondas de la naturaleza disponen de una serie de características o parámetros propios, el conocimiento de dichos parámetros nos permitirá conocer y predecir el comportamiento de la onda:

Amplitud (A) - Representa la distancia existente entre el punto más alto conocido como cresta y el eje horizontal de la onda, la amplitud está directamente ligado con la intensidad, de tal forma que a mayor amplitud de una onda sonora mayor será la intensidad o los decibelios, a mayor amplitud de una onda sísmica mayor será la energía transportada.

Longitud de onda (λ) - Representa la distancia entre 2 crestas o valles de una onda, dicho parámetro está inversamente ligado con la energía que transporta la onda, a menor longitud mayor energía y a mayor longitud menor es la energía asociada.

Frecuencia (F) - Representa el

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