ONDAS - PARTE 1: DEFINICION DE ONDA Y SUS TIPOS

En todos los anteriores ejemplos las partículas del sistema están comunicadas a través de las interacciones eléctricas que hacen el papel de "resortes microscópicos". Además, en todos estos ejemplos hay algo en común: la energía se propaga a través de la vibración de la materia. Hay otro tipo de ondas que se propagan a través de la vibración de campos eléctricos y magnéticos, denominadas Ondas Electromagnéticas, y no a través de la vibración de la materia. Ejemplos de estas últimas son las ondas de radio, las ondas de televisión y la luz.

Estimados Steemians, puesto que los fenómenos ondulatorios son muy diversos, clasificarlos resulta ser una tarea verdaderamente compleja. De una forma sencilla suelen clasificarse: según el medio en que se propagan, según la relación entre la vibración y la dirección de propagación, según las dimensiones del espacio de propagación, según las fronteras entre las que se propaga y según su periodicidad.

1. Ondas Mecánicas: son aquellas que necesitan de un medio material para poderse propagar. En estas ondas la energía se propaga a través de la vibración de la materia, aprovechando la elasticidad de la misma. Son ejemplos de este tipo de ondas: las ondas en una cuerda, la vibración de un edificio, las ondas en el agua, las ondas sísmicas, las ondas en un resorte y un ejemplo por excelencia son las ondas sonoras (ver figura 6). El sonido es vibración de materia por lo que no se puede propagar en el vacío.

   FIGURA 6: Diapasón que origina sonido al hacer vibrar a las moléculas de aire que lo rodean (Fuente del gif animado).

2. Ondas Electromagnéticas: a diferencia de las anteriores, estas ondas no necesitan de un medio material para propagarse. En estas ondas la energía se propaga a través de la vibración de los campos eléctricos y magnéticos. Son ejemplos de este tipo de ondas: las ondas de radio y televisión, las microondas, los rayos X y un ejemplo por excelencia es la luz. La luz es vibración de campos eléctricos y magnéticos por lo que se puede propagar en el vacío, como se muestra en la figura 7.

   FIGURA 7: Onda Electromagnética (Fuente del gif animado).

1. Ondas Transversales: son aquellas en las cuales la oscilación es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo: en una cuerda tensa (ver figura 8) la onda se propaga de izquierda a derecha pero, en cambio, la oscilación de un punto concreto de la cuerda se produce de arriba hacia abajo, es decir, perpendicularmente a la propagación.

   FIGURA 8: Onda Transversal (Fuente del gif animado.)

2. Ondas Longitudinales: en este tipo la oscilación es paralela a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo: si se aprieta un resorte (ver figura 9), las espiras oscilan de izquierda a derecha, paralelas en cualquier caso a la dirección de propagación.

   FIGURA 9: Onda Longitudinal (Fuente del gif animado).

Ciertas ondas no son ni puramente longitudinales ni puramente transversales. Por ejemplo, en las ondas que se ven sobre la superficie del agua las partículas de ésta se mueven tanto de arriba abajo como en vaivén, trazando trayectorias elípticas al moverse.

Las dimensiones del espacio de propagación de la onda son las mismas del espacio ocupado por el medio de propagación de la onda cuando está en equilibrio.

1. Ondas Unidimensionales son aquellas ondas cuyo espacio de propagación tiene una sola dimensión. Las ondas que se mueven a lo largo de una cuerda o de un resorte como se muestra en la figura 4. Da lo mismo que la onda sea longitudinal o transversal: en esta clasificación no se tiene en cuenta la dirección del movimiento originado por la perturbación, sino únicamente las dimensiones del espacio de propagación de la onda. Entonces, las cuerdas y resortes en quilibrio forman líneas (en el caso de que puedan considerarse de esta forma) por lo que las ondas que originan son unidimensionales.

2. Ondas Bidimensionales: son aquellas ondas cuyo espacio de propagación tiene dos dimensiones. Las olas que se propagan por la superficie del agua son bidimensionales: es posible considerar que la superficie del agua en equilibrio forma un plano horizontal, el plano de propagación, aunque el movimiento del agua al paso de la onda no tenga lugar en ese plano. Las ondas superficiales o rizos de agua que se forman al arrojar una piedra a un estanque tranquilo (ver figura 3), son bidimensionales.

3. Ondas Tridimensionales: son aquellas ondas cuyo espacio de propagación tiene tres dimensiones. Las ondas de sonido y de luz que viajen radialmente partiendo de una pequeña fuente, son de este tipo (ver figura 10).

   FIGURA 10: Ondas tridimensionales. Aquí se muestra una fuente puntual (en el centro) que produce ondas sonoras que se propagan radialmente en todas las direcciones (Fuente de la imagen).

1. Ondas Viajeras: en estas ondas el medio a través del cual se propaga la energía se considera sin fronteras (ver figura 11).

   FIGURA 11: Onda Viajera (Fuente del gif animado).

2. Ondas Estacionarias: en las estacionarias, el medio está ligado pues tiene fronteras. Por ejemplo: una cuerda atada en sus extremos (ver figura 12).

   FIGURA 12: Ondas Estacionarias (Fuente de la imagen).

1. Ondas 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.

2. Ondas 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 como se verá en la siguiente sección.

1. Soldovieri, Terenzio. FISICA GENERAL - Una introducción a los Fluidos, Vibraciones y Termodinámica. 1era edición (borrador), 2017. Puede descargarse desde mi web http://www.cmc.org.ve/tsweb/

2. Resnick, R. & Halliday, D. FISICA, volume 1. CIA Editorial Continental, SA de CV, México, 1984.

3. Serway, R. A. FISICA, volume 1. McGraW-Hill, Mexico, 4ta edition, 1997.

4. Giancoli, D. C. FISICA GENERAL, volume 1. Prentice-Hall Hispanoamericana, SA, México, 1988.

5. Alonso, M. & Finn, E. J. FISICA - MECANICA, volume 1. Fondo Educativo Interamericano, S.A., 1970. pp. 21 - 23 51 - 53.

6. Resnick, R.; Halliday, D. & Krane, K. S. FISICA, volume 1. Grupo Patria Cultural, S. A. de C. V., México, 2000.

7. Sears, F. W.; Zemansky, M. W.; Young, H. D. & Freedman, R. A. FISICA UNIVERSITARIA CON FISICA MODERNA, volume 1. Pearson Educación de México, S.A. de C.V., México, 11er edition, 2004.

8. Tipler, P. A. & Mosca, G. FISICA PARA LA CIENCIA Y LA TECNOLOGIA - MECANICA, OSCILACIONES Y ONDAS, TERMODINAMICA, volume 1. Editorial Reverté, S. A., 5ta edition, 2005.