Onda (física)

En este artículo se explica qué son las ondas en física y cuáles son sus características. Así pues, encontrarás la definición de una onda en física, ejemplos de ondas, cuáles son los elementos de las ondas y, finalmente, cuáles son los diferentes tipos de ondas que hay en física.

¿Qué es una onda en física?

En física, una onda es una perturbación que se propaga por el espacio transportando energía pero sin transportar materia. Es decir, una onda es una agitación que se desplaza por un espacio que, después de que haya pasado la onda, permanece igual que su estado inicial.

onda (física)

Generalmente, las ondas que se estudian en física son ondas armónicas y periódicas, lo que significa que su gráfica se repite cíclicamente en el tiempo y que se pueden definir mediante una función seno o coseno.

Algunas ondas necesitan de un medio material para transportarse, mientras que otras ondas son capaces de transportarse por el vacío. Más abajo veremos cuáles son los diferentes tipos de ondas.

Ejemplos de ondas

Ahora que ya sabemos el significado de una onda en física, vamos a ver varios ejemplos cotidianos de ondas para entender mejor el concepto.

Ejemplos de ondas:

  • Las ondas de sonido.
  • Las ondas que se producen en la superficie del agua al lanzar una piedra.
  • La onda que se genera al hacer vibrar una cuerda.
  • Las ondas que se propagan a través de un muelle.
  • Las ondas electromagnéticas.

Elementos de una onda

Los elementos o partes de una onda son los siguientes:

  • Elongación (y): es la distancia entre la posición de la onda y su posición de equilibrio.
  • Amplitud (A): es la distancia entre la elongación máxima y su posición de equilibrio.
  • Cresta: cada uno de los puntos más altos de la onda.
  • Valle: cada uno de los puntos más bajos de la onda.
  • Ciclo u oscilación: es el recorrido de la onda desde un punto hasta el siguiente punto equivalente.
  • Longitud de onda (λ): es la distancia que separa dos puntos equivalentes consecutivos de la onda.
  • Periodo (T): es el tiempo que se necesita para hacer una oscilación completa.
  • Frecuencia (f): es el número de oscilaciones o vibraciones que realiza la onda por unidad de tiempo.
  • f=\cfrac{1}{T}

  • Frecuencia angular (o pulsación) (ω): es la velocidad a la que la onda realiza las oscilaciones.
  • \omega=\cfrac{2\cdot \pi}{T}=2\cdot \pi \cdot f

  • Número de onda (k): se define como el numero de ciclos completados en una longitud de 2π metros.
  • k=\cfrac{2\cdot \pi}{\lambda}

  • Velocidad de propagación (v): es la velocidad a la que se propaga la onda.
  • v=\cfrac{\lambda}{T}=\cfrac{\omega}{k}

elementos de una onda

Ecuación de una onda

En física, la ecuación de una onda es y(x,t) = A·sen(k·x ± ω·t + φ0). Esta fórmula sirve para calcular la elongación de la onda en una posición determinada y un instante de tiempo concreto.

y(x,t)=A\cdot \text{sen}(k\cdot x\pm w\cdot t+\phi_0)

Donde:

  • y es la elongación de la onda.
  • A es la amplitud de la onda.
  • x es la distancia desde el punto estudiado hasta el origen de la onda.
  • k es el número de onda.
  • \omega es la frecuencia angular o pulsación.
  • t es el instante de tiempo.
  • \phi_0 es la fase inicial de la onda.

El signo que hay delante de la velocidad angular determina el sentido de avance de la onda. Si el signo es negativo significa que la onda se propaga hacia la derecha, por otro lado, si el signo es positivo quiere decir que la onda se desplaza hacia la izquierda.

Nota: ten en cuenta que existen varias formas de expresar la ecuación de una onda en física, así pues, también se puede expresar mediante una función coseno. No obstante, la fórmula más utilizada es la función explicada en este post.

Tipos de ondas

En física, existen varias maneras de clasificar las ondas, así pues, a continuación veremos cuáles son los diferentes tipos de ondas según el criterio que se use para clasificarlas.

Según las dimensiones de propagación

  • Ondas unidimensionales: la onda se propaga en una única dirección.
  • Ondas bidimensionales: la onda se propaga en dos dimensiones, es decir, por una superficie.
  • Ondas tridimensionales: la onda se propaga en tres dimensiones, esto es, por el espacio.

Según la dirección de las oscilaciones

  • Ondas longitudinales: la dirección de las oscilaciones es la misma que la dirección de propagación de la onda.
  • Ondas transversales: la dirección de las oscilaciones es perpendicular a la dirección de propagación de la onda.

Según el soporte

  • Ondas mecánicas: la onda necesita de un medio material para propagarse.
  • Ondas electromagnéticas: la onda se puede propagar por el vacío.

Según su periodicidad

  • Ondas periódicas: la gráfica de la onda se repite de manera cíclica.
  • Ondas no periódicas: la onda oscila libremente sin seguir ningún patrón cíclico.

Para ver una explicación más detallada junto con ejemplos de cada tipo de onda, haz clic en el siguiente enlace:

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