Sabemos que la mayoría de los objetos elásticos, pensemos en un sistema resorte-masa, oscilan cuando se les aplica una fuerza. Incluso los átomos de un sólido oscilan con respecto a una posición de equilibrio, como si estuvieran conectados con sus vecinos por medio de resortes imaginarios.
Las ondas se relacionan estrechamente con el fenómeno de oscilación. Las ondas sonoras, las ondas en cuerdas alargadas y las ondas en el agua son producidas por alguna fuente en vibración. A medida que una onda sonora viaja por algún medio, como el aire, las moléculas del medio oscilan hacia adelante y hacia atrás; cuando una onda en la superficie del agua se desplaza por un estanque, las moléculas de agua oscilan hacia arriba y hacia abajo y hacia adelante y hacia atrás. Cuando las ondas viajan a través de un medio, las partículas del medio se mueven en ciclos repetitivos. Por consiguiente, el movimiento de las partículas guarda una gran semejanza con el movimiento periódico de un péndulo o el de una masa unida a un resorte.
Hay muchos otros fenómenos en la naturaleza cuya explicación requiere que se comprendan los conceptos de oscilación y ondas. Para entender cómo trabajan la radio y la televisión se debe entender el origen y la naturaleza de las ondas electromagnéticas y la forma en que se propagan por el espacio. Mas aún, mucho de lo que los científicos han aprendido respecto de la estructura atómica ha provenido de la información que llevan las ondas. En consecuencia, se deben estudiar primero las ondas y oscilaciones para entender los conceptos y teorías de la física atómica.
Los principales tipos de ondas son las ondas mecánicas y las electromagnéticas. Las ondas sonoras y las ondas en el agua son ondas mecánicas: un medio físico se está perturbando, moléculas de aire y moléculas de agua. Las ondas electromagnéticas son una clase de onda que no necesita un medio para propagarse, y algunos ejemplos son la luz visible, las ondas de radio y de televisión.
Las ondas también pueden clasificarse como ondas transversales y como ondas longitudinales. Una onda transversal es una en la que las partículas del medio se mueven en una dirección perpendicular a la dirección de la velocidad de propagación de la onda. Una onda longitudinal es aquella en la que las partículas del medio se mueven en una dirección paralela a la dirección de la velocidad de propagación de la onda.
Cualquier onda unidimensional que viaje a una rapidez v en la dirección x puede representarse mediante una función de onda de la forma
y=f(x ± vt)
donde el signo + se aplica a una onda que viaja en la dirección x negativa, en tanto que el signo - se aplica a una onda que viaja en la dirección x positiva. La forma de onda en cualquier instante (una foto instantánea de la onda) se obtiene para un tiempo t dado o fijo.
Para una onda periódica podemos distinguir:
,
que es la distancia entre crestas sucesivas..La relación entre v,
y T es, para cualquier onda:
v=/T
(distancia)/(tiempo)
ó
v=f
f=1/T f : frecuencia de la onda.
La función de onda para una onda senoidal unidimensional que viaja hacia la
derecha es
y=Asen[2p/l(x
- vt)]
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