En es este artículo se explica qué son las ondas periódicas en física y cuáles son sus características. Asimismo, encontrarás ejemplos de ondas periódicas y cuál es la ecuación de este tipo de ondas.
Índice
¿Qué es una onda periódica?
En física, una onda periódica es una onda cuya gráfica se repite periódicamente. Es decir, las oscilaciones de una onda periódica se repiten cada un intervalo de tiempo fijo. Por lo tanto, la elongación de una onda periódica será la misma cada un mismo periodo de tiempo.
Se denomina periodo al tiempo que transcurre en repetirse la onda periódica. Así pues, el movimiento de una onda periódica volverá a estar en la misma situación después de un periodo.
Por ejemplo, la onda que describe un movimiento pendular es una onda periódica, ya que el péndulo oscila de un extremo a otro de manera periódica. De modo que el tiempo que necesita un péndulo para hacer una oscilación completa es constante.
Ejemplos de ondas periódicas
Una vez hemos visto la definición de una onda periódica en física, a continuación se muestran varios ejemplos de este tipo de ondas para acabar de comprender el concepto.
Ejemplos de ondas periódicas:
- La onda que describe el movimiento de un péndulo es periódica.
- Las ondas electromagnéticas son ondas periódicas.
- Las ondas de sonido también son ondas periódicas.
- Las ondas que se originan en la superficie de un estanque de agua cuando se lanza una piedra.
- La onda que define un movimiento armónico simple.
Elementos de una onda periódica
Las ondas periódicas tienen los siguientes elementos o características:
- 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.
- Frecuencia angular (o pulsación) (ω): es la velocidad a la que la onda realiza las oscilaciones.
- Número de onda (k): se define como el numero de ciclos completados en una longitud de 2π metros.
- Velocidad de propagación (v): es la velocidad a la que se propaga la onda.
Fórmula de una onda periódica
La ecuación de una onda periódica es y(x,t) = A·sen(k·x ± ω·t + φ0). Esta fórmula sirve para calcular la elongación de un punto de la onda periódica en una posición determinada y un instante de tiempo concreto.
Donde:
es la elongación de la onda.
es la amplitud de la onda periódica.
es la distancia desde el punto estudiado hasta el origen 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.
Nota: ten en cuenta que existen varias formas de expresar la ecuación de una onda periódica, así pues, también se puede utilizar una función coseno. No obstante, la expresión más utilizada es la función explicada en este post.
El signo que hay delante de la velocidad angular determina el sentido de avance de la onda periódica. Si es negativo significa que la onda se propaga hacia la derecha, por otro lado, si el signo es positivo implica que la onda se desplaza hacia la izquierda.
Onda periódica y no periódica
Por último, veremos cuál es la diferencia entre una onda periódica y una onda no periódica pues, tal y como indican sus nombres, son dos tipos de ondas opuestos.
Una onda no periódica es una onda cuya gráfica no se repite a lo largo del tiempo, es decir, la forma de una onda no periódica es totalmente libre y no sigue ningún patrón. En definitiva, las ondas no periódicas no tienen periodicidad.
Por lo tanto, la diferencia principal entre una onda periódica y una onda no periódica es que las ondas periódicas oscilan cíclicamente y repiten su gráfica cada un intervalo de tiempo fijo, en cambio, la forma de las ondas no periódicas no presentan ningún tipo de patrón sino que oscilan libremente.
