Introducción a las Ondas Mecánicas

Ondas armónicas

Pulso que viaja a lo largo de una cuerda

Cuando es producida una perturbación, esta perturbación transporta energía a lo largo del espacio sin la necesidad de que se transfiera materia. Las ondas mecánicas necesitan de una fuente que produzca una perturbación, esta perturbación necesita un medio en el que se pueda propagar la perturbación, para que cada partícula del medio se mueve de igual manera al movimiento producido por la fuente, y al propagarse tal onda, se obtiene una interacción entre los elementos del medio.

Un ejemplo claro es el movimiento producido al agitar una cuerda, en ella se produce un pulso que viaja a lo largo de esta. Si tomamos el extremo de la cuerda e imprimimos un movimiento periódico tendremos una onda armónica que has sido propagada a través de un medio, el cual es el aire.

Ecuación de onda y función de onda

La ecuación de onda da una descripción completa del movimiento ondulatorio.  La ecuación de onda es una ecuación lineal de segundo orden, se escribe de la forma

${\partial ^{2}y \over \partial x^{2}}={1 \over v^{2}}{\partial ^{2}y \over \partial t^{2}}$,

donde $v$ es la velocidad de la onda.

Esta ecuación representa como es la posición de la partícula embebida en un medio en el que se propaga la onda.

La función de onda es una solución para la ecuación de onda. Representa la coordenada  $y$  de cualquier elemento ubicado en la posición $x$ en cualquier tiempo $t$. Esta función tiene la forma

$y(x,t)=f(x\pm v\,t)$,

Donde el signo es un indicador de la dirección de propagación de la onda.

En el caso 1-dimensional, y situándose en un marco de referencia, ese signo se puede interpretar como

$+$ cuando la onda se propaga hacia la izquierda.

$-$ cuando la onda se propaga hacia la derecha.

Clasificación de las ondas. Generalidades

Movimiento de las partículas de una cuerda

Una onda mecánica es una perturbación que viaja a través de un medio. Al hacer esto, las partículas que constituyen el medio sufren desplazamiento de varios tipos. De ahí las ondas se clasifican en:

• Ondas transversales
• Ondas longitudinales

Movimiento de las partículas en un fluido

Una onda transversal es aquella en la que los desplazamientos del medio son perpendiculares a la dirección en la que viaja la onda por el medio. Por ejemplo, una onda que se produce en una cuerda.

Una onda longitudinal es aquella en la que los desplazamientos del medio son en la misma dirección en la que viaja la onda por el medio. Por ejemplo, una onda que se produce en un fluido.

Confirmo lo aprendido

• Evaluación de la lección 1: Introducción a las ondas mecánicas

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Proyecto: Física 3 para ingenieros

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