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PULSOS
DE ONDAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES |
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Un pulso es
una perturbación de corta duración generada en el estado
natural de un punto de un medio material que se
transmite por dicho medio.
Podemos producir un pulso, por ejemplo, realizando una
rápida sacudida en el extremo de un muelle
o de una cuerda, lanzando una piedra al agua de un
estanque, dando un golpe a una mesa o produciendo una
detonación en el aire. |
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El clip de
video adjunto, filmado en el laboratorio,
muestra el viaje de ida y vuelta de un pulso
producido en un muelle largo. Para generarlo,
una
estudiante
junta varios anillos del resorte tenso y después
suelta de golpe. La perturbación producida en un extremo se transmite a
la zona contigua del muelle, que repite el movimiento
un poco después.
El resultado global es un avance del estado de
vibración a lo largo del muelle. Cuando la
perturbación alcanza
el otro extremo, el pulso se refleja
y vuelve en sentido contrario.
En esta
experiencia las vibraciones tienen lugar en la
misma dirección en la que se propagan
y decimos que se trata de un pulso de onda longitudinal.
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Un
ejemplo de onda longitudinal es el sonido. Se
pueden producir pulsos sonoros golpeando un
objeto sólido. El objeto vibra y empuja al aire
que lo rodea produciéndole una compresión que se
traslada a una velocidad de unos 340 m/s.
La propagación es longitudinal porque el aire es
una disolución gaseosa sin fuerzas de cohesión
entre sus moléculas. Por ello, la perturbación
únicamente se propaga en la dirección en la que
unas moléculas "chocan" con sus vecinas.
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Otra forma
de generar un pulso para que viaje por el
muelle se muestra en el clip de video
adjunto. Ahora la alumna estira unos
pocos anillos
del muelle en dirección
perpendicular a él, y los suelta de golpe.
Se forma una cresta o protuberancia
que avanza a lo largo del muelle, e, igual que
ocurre en la experiencia anterior, se refleja
en el otro extremo para volver en sentido
contrario.
En este
caso, las vibraciones tienen lugar en una dirección
perpendicular a la de propagación y
decimos que se trata de un pulso de onda transversal. |
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Un
ejemplo de ondas transversales son las que se
producen en la superficie de un lago o de un
estanque. Entre las moléculas del agua se
ejercen fuerzas intermoleculares de cohesión y la vibración vertical producida en un
punto del agua se traslada por la superficie
(horizontalmente) en todas las direcciones. La
velocidad a la que se propagan las olas depende
de la elasticidad del agua, determinada a su vez
por propiedades como su composición, densidad... |
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En este apartado, conviene
dejar claro el concepto fundamental de que en los
procesos ondulatorios no se produce un transporte neto
de materia. |
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Este concepto se resalta en la animación
Modellus adjunta en la que se representan
capas de aire que simulan una onda sonora
longitudinal y partículas vibrantes de una onda
transversal producida en una cuerda. Hemos destacado en color
rojo a una capa de aire y a una partícula de la
cuerda. Así se puede observar mejor que esa capa
y esa partícula, como el resto, reproducen la
vibración sin desplazarse por el medio.
Mientras
corre la aplicación se puede modificar el tiempo
de retardo en vibrar cada capa o cada partícula respecto de
la anterior y ver cómo afecta la modificación al aspecto general
de cada onda. |
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Finalmente, también podemos contribuir a que los
alumnos no olviden nunca este concepto
fundamental de que en el movimiento ondulatorio
se propaga algún tipo de perturbación u
oscilación sin que haya un desplazamiento neto
de materia, animándoles (quizá con la ayuda del
profesor o la profesora de Educación Física) a
protagonizar una coreografía que se podría
inspirar en el espectacular video adjunto (El
video original está disponible
aquí). Quienes estén interesados
en sacar un buen provecho didáctico a una
actividad de este género, pueden consultar este
interesante
artículo de la profesora Chantal Ferrer
Roca (Universidad de Valencia). |
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