MAGNITUDES QUE DESCRIBEN UNA ONDA ARMÓNICA


 

El movimiento de vibración más sencillo posible es el movimiento armónico simple. Si generamos este tipo de movimiento en un punto de un medio elástico (por ejemplo un resorte), ese punto actúa como foco de una onda armónica.

 

 

En la figura situada a la izquierda de este texto, se representa una onda armónica transversal producida en un muelle. Es como si se hubiera hecho una fotografía en un cierto instante, mientras todos los puntos del muelle están realizando un movimiento armónico simple perpendicular a la dirección de propagación. Entonces, se producen alternativamente una serie de "crestas" y de "valles".

 
Para describir a la onda armónica, se requieren las siguientes magnitudes:
 

La longitud de onda, λ, que es igual a la distancia entre los centros de dos crestas  consecutivas (o entre dos vallesconsecutivos)

 

El periodo, T, es el tiempo que tarda la perturbación en avanzar una longitud de onda.

 

La velocidad de propagación de la onda, c, que es la rapidez con la que avanza la perturbación.

 
Entre estas tres magnitudes se cumple la siguiente relación fundamental: c = λ/T
 

 

Fijándonos en el movimiento de oscilación de cada partícula que va siendo alcanzada por la onda, añadimos las siguientes magnitudes:

La amplitud, A, máxima separación que alcanza cada partícula vibrante respecto de su posición de equilibrio

El periodo, T, tiempo que se tarda en realizar cada oscilación (coincide con el periodo de la onda, puesto que, mientras una partícula completa una oscilación, la vibración se transmite una distancia igual a la longitud de onda)

La frecuencia, ν, número de oscilaciones que realiza cada partícula por unidad de tiempo

La pulsación, w, que es equivalente a la frecuencia de oscilación de cada partícula, ν, pero expresada en radianes por segundo (una oscilación corresponde a 2π radianes)

 

 

Para practicar con el manejo de todas estas magnitudes que caracterizan al movimiento ondulatorio puede usarse la animación Modellus adjunta, en la que se simula el movimiento de una cuerda a la que se hace vibrar desde un extremo.

Se puede modificar directamente desde la pantalla la amplitud, A, la pulsación, w, y el número de ondas k (k es inversamente proporcional a la longitud de onda, según la relación k = 2π/λ), comprobando el efecto que tiene cada modificación sobre la onda y sobre el resto de magnitudes que la describen.

Entrando en la venta de condiciones iniciales, se puede modificar cualquiera del resto de magnitudes que describen este movimiento ondulatorio.

Clic aquí para descargar esta animación. Para usarla en tu ordenador, descarga Modellus

 

La imagen animada adjunta procede de una aplicación en lenguaje Flash (ya no disponible), que era interactiva.

Como se ve, simula un generador de pulsos y ondas en una cuerda, pudiendo modificar diversos parámetros: la tensión de la cuerda, la frecuencia, la amplitud del pulso o de la onda, y, también, la naturaleza del extremo opuesto al foco, que puede ser un punto con libertad de movimiento en la dirección de las vibraciones, un punto fijo o un punto más de una cuerda que tendría una longitud.

Puesto que el lenguaje Flash dejó de ser operativo en Internet y, en consecuencia, las aplicaciones construidas con este lenguaje, ya no se pueden utilizar online, filmamos la secuencia que aquí se muestra, en la vemos como, al ir modificando parámetros que caracterizan al movimiento ondulatorio, se pueden visualizar diversas propiedades de la onda o el pulso generados.

 


 

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