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.
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.
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.
Unidimensionales. Las que se propagan en una sola dimensión. Ej. Vibración de una cuerda.
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.
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.
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.
Llamamos período
al tiempo que transcurre entre dos pulsos consecutivos si este es
constante, o bien al tiempo en que la partícula del medio en el que se
propaga la onda repite posiciones de forma consecutiva. Se mide en s en
el S.I.
El número de veces que un punto es alcanzado por la perturbación en la unidad de tiempo se llama frecuencia. Se mide en Herz (ciclos/s).
La distancia entre dos pulsos consecutivos se llama longitud de onda, y se mide en m.
Se dijo anteriormente que la velocidad de propagación
de la perturbación era constante en un medio isótropo y se puede
calcular considerando simplemente la velocidad con que se propaga un
pulso. Este recorre una distancia igual a la longitud de onda en un
tiempo igual al período.
v = λ / T = λ f
Elongación es la separación en cualquier momento, de cada partícula respecto de la posición de equilibrio.
Se define como amplitud la elongación máxima de cualquier punto respecto de la posición de equilibrio.
Se llama número de onda k al número de longitudes de onda que hay en una distancia 2·3,14 es decir:
No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el oído humano, el cual es sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia están comprendida entre los 20 y los 20.000 Hz, pudiendo variar de una persona a otra. A las perturbaciones de frecuencia inferior a los 20 Hz se les denomina infrasonidos y a las que la tienen rango superior a 20.000 Hz, ultrasonido. Tanto el infrasonido como el ultrasonido no son perceptibles por el oído humano.
Resonancia
k = 2π / λ
El sonido es una onda longitudinal de presión producida por la propagación en un medio elástico, que puede se gaseoso, líquido o sólido, del movimiento vibratorio de un objeto.
No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el oído humano, el cual es sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia están comprendida entre los 20 y los 20.000 Hz, pudiendo variar de una persona a otra. A las perturbaciones de frecuencia inferior a los 20 Hz se les denomina infrasonidos y a las que la tienen rango superior a 20.000 Hz, ultrasonido. Tanto el infrasonido como el ultrasonido no son perceptibles por el oído humano.
El
infrasonido es el tipo
de onda generada por grandes fuentes sonoras, como es el caso de los terremotos
y volcanes, así como por maquinarias muy pesadas. Se ha comprobado que este
tipo de onda puede provocar movimiento e irritación de los órganos internos del
cuerpo.
El
ultrasonido tiene muchas aplicaciones en diferentes campos de la física, la química,
la tecnología y la medicina.
Se utiliza a
menudo en medicina porque, a diferencia de los rayos X, las ondas ultrasónicas
no perjudican a los tejidos humanos. La ecografía se basa en la emisión de
dichas ondas a través de la piel hacia los órganos en exploración, estos las
reflejan y los ecos son recogidos por un escáner que forma en ellos una imagen
sobre una pantalla.
El ultrasonido también es utilizado en la medición de
profundidades marítimas, para localizar cardúmenes, con lo que resulta una
excelente ayuda para la pesca, así como para detectar barcos hundidos y
submarinos. Se le utiliza además en la industria para le detección de grietas
en los metales, por medio de la diferencia en los ecos reflejados en la grieta.
Otro tipo de
aplicación de las ondas ultrasonoras es la de matar microorganismos; al enfocar
sobre ellos un haz ultrasónico, los hace entrar en rapidísima vibración, con lo
cual mueren.
Existen
animales capaces de emitir ondas ultrasonoras: Los delfines, por medio de
fuertes chasquidos que rebotan en los objetos produciendo ecos, pueden
localizar peces y otros objetos submarinos. Los murciélagos son capaces de
viajar y detectar obstáculos por medio de las ondas ultrasónicas que son
capaces de emitir y percibir.
Intesidad o volumen depende
de la amplitud del movimiento vibratorio. Esta característica del
sonido nos permite distinguir entre sonidos fuertes o débiles.
Tono se relaciona con la frecuencia, según el tono se distinguen sonidos agudos y graves.
Los sonidos mas graves tienen
bajas frecuencias, están comprendidas entre los 20 y 300 Hz, medias de
300 a 5000 Hz y agudos entre 5000 y 20000 Hz aproximadamente.
Timbre permite distinguir entre dos notas iguales emitidas por instrumentos distintos. Depende de las frecuencias múltiplos o armónicos que acompañan una frecuencia fundamental. Esta cualidad del sonido nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y tono.
El efecto doppler.
Cuando una
fuente de sonido se acerca o aleja de un observador, el tono del sonido
percibido varía. Este fenómeno se conoce como efecto Doppler y fue explicado por primera vez en 1842 por el físico
austriaco Christian Doppler (1803-1853).
Tomemos
por ejemplo la sirena de una ambulancia. Cuando se acerca, las ondas sonoras
que se propagan hacia delante están más apretadas, y llegan a nuestros oídos
con más frecuencia y la sirena tiene un tono más agudo. Cuando se aleja, las
ondas que se propagan hacia atrás están mas separadas, de frecuencia más baja y
el sonido es más grave. Cuanto mayor es la velocidad de la fuente de sonido
mayor es el cambio de frecuencia.
Resonancia
La frecuencia
a la que un objeto vibra de manera natural se llama su frecuencia de resonancia, si un sonido que posea
esa frecuencia se emite en las proximidades de un objeto, este capta la energía
de la onda sonora y vibra de manera natural produciéndose la resonancia.
Cuando la
música suena alta en una habitación, determinadas notas harán que resuene un
objeto situado cerca de los parlantes. Una copa de cristal se puede romper si
un cantante es capaz de emitir un sonido de frecuencia igual a la frecuencia
natural de la copa.
Ondas estacionarias
Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de
onda y velocidad avanzan en sentido opuesto a través de un medio se forman ondas
estacionarias. Por ejemplo, si se ata a una pared el extremo de una cuerda
y se agita el otro extremo hacia arriba y hacia abajo, las ondas se reflejan en
la pared y vuelven en sentido opuesto. Esta onda tiene la
misma frecuencia y longitud de onda que la onda original. Con determinada
frecuencias las dos ondas, propagándose en sentidos contrarios interfieren para
producir una onda estacionaria.
Estas ondas están caracterizadas por la aparición de puntos en reposo
(nodos) y puntos con amplitud vibratoria máxima (vientre). Esto es posible
observarlo en las cuerdas vibrantes, como en las cuerdas de guitarra, y en los
tubos sonoros.
Cuerdas vibrantes
Una cuerda,
tendida entre dos puntos fijos, es susceptible de emitir un sonido gracias a
sus vibraciones. La nota producida por una cuerda vendrá determinada por la
longitud (L), la tensión (T), la densidad (d) y la sección (S). Así, si disponemos de una cuerda muy tensa y fina, obtendremos una
nota aguda; y por el contrario, si la cuerda está poco tensa y es gruesa, la
nota será grave.
La frecuencia se puede encontrar
a partir de la fórmula:
Todo
lo que vemos no es más que la luz emitida o reflejada por los cuerpos.
La luz es una onda electromagnética que, al contrario que las ondas
materiales, puede propagarse sin necesidad de que exista un medio
material en el que se propaga.
Esta onda electromagnética es
una onda transversal en la que se produce al mismo tiempo una variación
de un campo eléctrico y perpendicularmente a él de un campo magnético.
Se dice que se trata de una onda autosostenida, la variación del campo
eléctrico provoca una variación en el campo magnético y también a la
inversa.
La luz se propaga en el aire y en el vacío a una velocidad constante de 3·108 m/s (c) es la máxima velocidad de la luz, en otros medios su velocidad es menor por ejemplo en el agua 2,25·108 m/s.
El cociente de la velocidad
en el vacío y la velocidad de la luz en otro medio se llama indice de
refracción y siempre es mayor que la unidad salvo en el vacío o el aire
que vale 1. No tiene unidades puesto que se calcula dividiendo dos
velocidades. Se representa por la letra (n) y su valor es: n = c / v
Reflexión de las ondas
Se
denomina reflexión de una onda al cambio de dirección que experimenta
ésta cuando choca contra una superficie
lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación.
Si la reflexión se produce sobre una superficie rugosa, la onda se
refleja en todas direcciones y se llama
difusión.
En
la reflexión hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o
perpendicular a la superficie y rayo reflejado. Se llama ángulo de
incidencia al que forma la normal con el rayo incidente y ángulo de
reflexión al formado por la normal y el rayo reflejado.
Las
leyes de la reflexión dicen que el ángulo de incidencia es igual al
ángulo de reflexión y que el rayo incidente, reflejado y la normal están
en el mismo plano.
| Refracción |
La refracción de
una onda consiste en el cambio de dirección que experimenta
cuando pasa de un medio a otro distinto. Este cambio de
dirección se produce como consecuencia de la diferente velocidad
de propagación que tiene la onda en ambos medios.
Normalmente la
reflexión y la refracción se producen de forma simultánea.
Cuando incide una onda sobre la superficie de separación entre
dos medios, los puntos de esa superficie actúan como focos
secundarios, que transmite la vibración en todas las direcciones
y forman frentes de onda reflejados y refractados. La energía y
la intensidad de la onda incidente se reparte entre ambos
procesos (reflexión y refracción) en una determinada proporción.
Ley de snell: El producto del índice de refracción de un medio por el seno del ángulo que forma el rayo con la normal permanece constante.   |
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