1.1 Magnitudes características
Supón una cuerda tensa y produce un pulso en su extremo, este se propaga por la cuerda con una velocidad v,constante, llamada velocidad de propagación.
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| Animación 4. Elaboración propia |
En un instante (t=0), la forma del pulso (onda) viene dada por una ecuación y = f(x), donde y es el desplazamiento del punto x de la cuerda en ese instante.
Un tiempo después t, el pulso se habrá desplazado por la cuerda una distancia v∙t hasta x´. La ecuación del pulso será y´= f(x´), con la misma función f, ya que la forma del pulso no habrá cambiado.
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| Imagen 4. Elaboración propia |
Las coordenadas x e y están relacionadas con las x´e y´ por las expresiones:
y´= y ; x´= x - v∙t
por lo que la ecuación general de una onda que viaja en el sentido positivo del eje X es:
y = f ( x - v∙t )
Si quieres representar la ecuación de la onda cuando se propaga en sentido negativo del eje X, sólo cambiarás el signo de la velocidad y escribirás:
y = f ( x + v∙t )
La ecuación de una onda es una ecuación de la posición y del tiempo, y = f (x,t ).
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| Imagen 5. Elaboración propia |
Considera ahora un tren de ondas periódico. En una onda de este tipo el tiempo transcurrido entre la producción de un pulso y el siguiente es siempre el mismo y se denomina período, T.
El número de pulsos producidos en el foco en un segundo se denomina frecuencia de la onda, f.
A la distancia que separa dos pulsos consecutivos se le denomina longitud de onda, λ. Esta distancia es siempre la misma ya que la perturbación viaja con velocidad constante.
La velocidad v con que se propagan las ondas mecánicas depende de las características del medio y se conoce como velocidad de fase.
La velocidad de propagación o velocidad de fase, v, de una onda es:
Con
el
período,
la frecuencia y
la longitud de onda.
Un pulso de onda es producido, cada 1,25 s, en el extremo de una cuerda de 8 m de longitud. El primer pulso tarda 5 s en recorrer la cuerda. ¿Cuál es la longitud de onda?
Animación 5. Curso interactivo de física en Internet Ángel Franco García. Permiso uso educativo
En la animación puedes ver la propagación de una onda armónica. El período coincide con el tiempo que el foco invierte en realizar una vibración y la frecuencia coincide con el número de vibraciones realizadas en un segundo.
Manteniendo constante la velocidad, haz que la longitud de onda tome, sucesivamente, los valores: 0, 1,01, 2,02, 3,03 y 4 m. Al pulsar el botón "empieza" observa el cambio producido en la onda: La frecuencia y la longitud de onda son inversamente proporcionales, mientras que son directamente proporcionales el período y la longitud de onda.
A continuación, manteniendo la longitud de onda en 2,6 m, da valores a la velocidad (0,5, 1, 2 y 3 m/s). Observa como se modifica el período y la frecuencia de la onda y comprueba que se cumple que
Una onda cuya longitud de onda es 5,0 m tiene un período de 0,002 s, ¿cuál es su velocidad de propagación?
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2 000 m/s
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2 200 m/s
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2 500 m/s
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2 800 m/s
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