El movimiento ondulatorio

se mide por la frecuencia, es decir, por el número de ciclos u oscilaciones que tiene por segundo. La unidad de frecuencia es el hertz (Hz), que equivale a un ciclo por segundo.
Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío. A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante. El sonido es un tipo de onda que se propaga únicamente en presencia de un medio que haga de soporte de la perturbación.
Algunas clases de ondas precisan para propagarse de la existencia de un medio material que haga el papel de soporte de la perturbación; se denominan genéricamente
ondas mecánicas. El sonido, las ondas que se forman en la superficie del agua, las ondas en cuerdas, son algunos ejemplos de ondas mecánicas y corresponden a compresiones, deformaciones y, en general, a perturbaciones del medio que se propagan a través suyo. Sin embargo, existen ondas que pueden propasarse aun en ausencia de medio material, es decir, en el vacío. Son las ondas electromagnéticas o campos electromagnéticos viajeros; a esta segunda categoría pertenecen las ondas luminosas.
Independientemente de esta diferenciación, existen ciertas características que son comunes a todas las ondas, cualquiera que sea su naturaleza, y que en conjunto definen el llamado
comportamiento ondulatorio,
El tipo de movimiento característico de las ondas se denomina movimiento ondulatorio. Su propiedad esencial es que no implica un transporte de materia de un punto a otro. Las partículas constituyentes del medio se desplazan relativamente poco respecto de su posición de equilibrio. Lo que avanza y progresa no son ellas, sino la perturbación que transmiten unas a otras. El movimiento ondulatorio supone únicamente un transporte de energía y de cantidad de movimiento.

Junto a una primera clasificación de las ondas en mecánicas y electromagnéticas, es posible distinguir diferentes tipos de ondas atendiendo a criterios distintos. En relación con su ámbito de propagación las ondas pueden clasificarse en:

· Monodimensionales: Son aquellas que, como las ondas en los muelles o en las cuerdas, se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio.

· Bidimensionales: Se propagan en cualquiera de las direcciones de un plano de una superficie. Se denominan también ondas superficiales y a este grupo pertenecen las ondas que se producen en la superficie de un lago cuando se deja caer una piedra sobre él. Atendiendo a la periodicidad de la perturbación local que las origina, las ondas se clasifican en:

· Periódicas: Corresponden a la propagación de perturbaciones de características periódicas, como vibraciones u oscilaciones que suponen variaciones repetitivas de alguna propiedad. Así, en una cuerda unida por uno de sus extremos a un vibrador se propagará una onda periódica.

· No periódicas: La perturbación que las origina se da aisladamente y en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas, como en el caso de las fichas de dominó, se denominan también pulsos. Según que la dirección de propagación coincida o no con la dirección en la que se produce la perturbación, las ondas pueden ser:

· Longitudinales: El movimiento local del medio alcanzado por la perturbación se efectúa en la dirección de avance de la onda. Un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.

· Transversales: La perturbación del medio se lleva a cabo en dirección perpendicular a la de propagación. En las ondas producidas en la superficie del agua las partículas vibran de arriba a abajo y viceversa, mientras que el movimiento ondulatorio progresa en el plano perpendicular. Lo mismo sucede en el caso de una cuerda; cada punto vibra en vertical, pero la perturbación avanza según la dirección de la línea horizontal. Ambas son ondas transversales.

ondas longitudinales

ondas longitudinales

Ondas Transversales y longitudinales
Imaginémonos ahora una cuerda larga y elástica. Si en un extremo le proporcionamos una sacudida brusca perpendicular a la propia cuerda, originamos una perturbación que se va propagando a cierta velocidad hacia el otro extremo. No hay ningún trozo de cuerda que se desplace a esa velocidad, es la energía y la cantidad de movimiento la que se desplaza a través de la cuerda sin que la transporte ningún objeto. Igualmente, si a un muelle largo le aplicamos una serie de sacudidas en un extremo, originamos oscilaciones que se propagan a través de él. Como se aprecia en todos estos ejemplos, en el estudio de la propagación de las ondas debemos distinguir dos movimientos diferentes: el movimiento de la propia onda a través del espacio y el movimiento originado por la perturbación que se propaga. Es decir, entre el movimiento de la ola y el del agua, entre el desplazamiento de la sacudida a lo largo de la cuerda y el movimiento perpendicular de los trozos de cuerda cuando los alcanza la sacudida, entre la propagación de las oscilaciones a lo largo del muelle y las propias oscilaciones de las espiras.

Transversales:

Ondas mecánicas y no mecánicas.

La luz y el éter:

Todas las ondas que hemos considerado hasta ahora consisten en la propagación de perturbaciones a través de la materia. Las fuerzas recuperadoras que ejercen entre sí las partículas son las que en definitiva provocan el viaje de la perturbación. Pero ¿son estos los únicos tipos de ondas que pueden existir? En particular, ¿es necesaria la presencia de materia para que se propague una onda? Hasta recién comenzado el siglo XX se pensaba que así era, ¿o acaso puede propagarse una perturbación si no hay materia que pueda perturbarse?

A principios del siglo XIX pudo probarse que la luz es una onda*. Una onda que viaja por el espacio trayendo hasta nosotros la imagen de las estrellas. Pero si la luz viaja por el espacio y las ondas no pueden propagarse por el vacío, entonces el espacio no puede estar vacío. El espacio debe estar lleno de alguna sustancia y la luz debe consistir precisamente en perturbaciones viajeras de esa sustancia. Extraña sustancia a través de la cual pueden viajar planetas y estrellas sin sufrir rozamiento. Sustancia muy diferente de la materia común. Resucita entonces, aunque con un aspecto algo distinto, un elemento de la vieja física aristotélica: la quintaesencia, el éter.

ondas mecanicas y no mecanicos

ondas mecanicas y no mecanicos

ondas sonoras

Las ondas sonoras pueden viajar a través de cualquier medio material con una velocidad que depende de las propiedades del medio. Cuando viajan, las partículas en el medio vibran para producir cambios de densidad y presión a lo largo de la dirección de movimiento de la onda. Estos cambios originan una serie de regiones de alta y baja presión llamadas condensaciones y rarefacciones, respectivamente.

Hay tres categorías de ondas mecánicas que abarcan diferentes intervalos de frecuencia.

· Los audibles

Ondas sonoras que estàn dentro del intervalo de sensibilidad del oído humano, de 20 Hz a 20000Hz. Se generan de diversas maneras, con instrumentos musicales, cuerdas vocales humanas y altavoces.

· Ondas infrasónicas

Son las que tiene frecuencias debajo del intervalo audible. Por ejemplo las ondas producidas por un terremoto.

· Ondas ultrasónicas

Son aquellas cuya frecuencia está por arriba del intervalo audible por ejemplo pueden generarse al introducir vibraciones en un cristal de cuarzo con un campo eléctrico alterno aplicado. Todas pueden ser longitudinales o transversales en sólidos, aunque solo pueden ser longitudinales en fluidos.

Transductor

Cualquier dispositivo que convierte una forma de potencia en otra.

Altavoz

Transforma la potencia eléctrica en potencia de ondas audibles.

Cristal de cuarzo

Potencia eléctrica en potencia ultrasónica.

VELOCIDAD DE ONDAS SONORAS

La velocidad de las ondas sonoras depende de la compresibilidad y la inercia del medio. Si el medio tiene un módulo volumétrico B y una densidad de equilibrio


, la velocidad de las ondas sonoras en ese medio es

B


=

La velocidad de la onda depende de una propiedad elástica del medio y de una propiedad inercial del medio. La velocidad de todas las ondas mecánicas se obtiene de una expresión de la forma general.

Propiedad elástica


= _____________

Propiedad inercial

lunes, 30 de agosto de 2010

Máquina de ondas

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