En este artículo se explica qué son las ondas longitudinales en física y cuáles son sus características. Así pues, encontrarás la definición de una onda longitudinal, ejemplos de ondas longitudinales y cuál es la ecuación de una onda longitudinal.
Índice
¿Qué es una onda longitudinal?
Una onda longitudinal es una onda en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio se produce en la misma dirección de propagación de la onda. Es decir, en una onda longitudinal la partículas del medio se desplazan longitudinalmente.
Por ejemplo, las ondas sonoras son ondas longitudinales, ya que en este tipo de ondas el desplazamiento del medio es paralelo a la propagación de la onda.
Las ondas longitudinales mecánicas también se denominan ondas de compresión u ondas de compresibilidad, pues producen compresión y rarefacción cuando viajan a través de un medio.
Características de una onda longitudinal
Las características o partes de una onda longitudinal son las siguientes:
- Longitud de onda (λ): es la distancia que separa dos puntos equivalentes consecutivos de la onda.
- Ciclo u oscilación: es el recorrido de la onda desde un punto hasta el siguiente punto equivalente. Por lo tanto, en un ciclo la onda longitudinal completa una vez la fase de expansión y una vez la fase de compresión.
- Amplitud (A): es la distancia la elongación máxima de la onda y su posición de equilibrio.
- Periodo (T): es el tiempo que tarda la onda longitudinal en hacer una oscilación completa.
- Frecuencia (f): es el número de oscilaciones o vibraciones que hace la onda por unidad de tiempo.
- Frecuencia angular (o pulsación) (ω): es la velocidad a la que la onda realiza las oscilaciones.
- Velocidad de propagación (v): es la velocidad a la que se propaga la onda.
Ejemplos de ondas longitudinales
Ahora que ya sabemos la definición de una onda longitudinal, vamos a ver varios ejemplos de este tipo de ondas para asimilar mejor el concepto.
Ejemplos de ondas longitudinales:
- Una onda de sonido.
- Un onda que se propaga en la longitud de un muelle cuando oscila.
- Las ondas sísmicas creadas por los terremotos.
- Las ondas de presión.
Fórmula de una onda longitudinal
Una onda longitudinal se describe con la fórmula y(x,t) = A·sen(k·x – ω·t + φ0). Esta ecuación también sirve para describir otro tipo de ondas, no obstante, en la fórmula de las ondas longitudinales y(x,t) es el desplazamiento horizontal respecto a la posición de equilibrio, en lugar del desplazamiento vertical.
Donde:
representa el desplazamiento horizontal del punto en la onda longitudinal respecto a su posición de equilibrio.
es la amplitud del desplazamiento de la onda longitudinal.
es la distancia desde el punto estudiado hasta la fuente de la onda.
es el número de onda.
es la frecuencia angular o pulsación.
es el instante de tiempo.
es la fase inicial de la onda.
Ten en cuenta que el número de onda y la frecuencia angular de una onda longitudinal se calculan mediante las siguientes fórmulas:
![\begin{array}{c}k=\cfrac{2\pi}{\lambda}\\[4ex]\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f\end{array}](https://www.ingenierizando.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-58811f36aa322324f4c60bd70c6b14c5_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Donde:
- es el número de onda.
es la longitud de onda.- es la frecuencia angular o pulsación.
es el periodo.
es la frecuencia.
Onda longitudinal y onda transversal
Para terminar, veremos cuál es la diferencia entre una onda longitudinal y una onda transversal, ya que son dos tipos de ondas muy habituales en física.
En física, una onda transversal es un tipo de onda en la que la perturbación es perpendicular a la dirección de propagación de la onda.
Por lo tanto, la diferencia entre una onda longitudinal y una onda transversal es la dirección de la perturbación. En una onda longitudinal la perturbación se propaga en la misma dirección que la onda, en cambio, en una onda transversal la perturbación se mueve en una dirección perpendicular a la onda.
