3.1 Intensidad de una onda

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Para  caracterizar la rapidez con que se propaga la  energía en un movimiento ondulatorio, se  define  una  magnitud  llamada  intensidad  de  onda  como  la cantidad  de  energía que pasa por la unidad de área normal  a  la dirección de propagación en la unidad de tiempo:

 

La intensidad de onda se mide en W/m2, en el S.I. de unidades.


Si la onda se propaga en tres dimensiones y el medio es homogéneo e isótropo, la energía se propaga por igual en todas las direcciones. Por tanto, a una distancia la energía estará distribuida sobre una esfera de área y la intensidad de la onda será:

Imagen 13. Elaboración propia

Tal y como avanza la onda llega a distancias cada vez mayores, , , ..., y la intensidad varía inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:

Como la potencia de la onda es directamente proporcional al cuadrado de la amplitud, también lo será la intensidad y podrás escribir:

es decir,


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En la propagación de una onda en dos o tres dimensiones, se produce una disminución  de la amplitud  de  la onda con la distancia al foco. Este fenómeno se conoce como atenuación.

Imagen 14. falcon0125. Creative commons
Si el fenómeno de la atenuación se produce en dos dimensiones (ondas en la superficie del agua) la intensidad de la onda varía inversamente proporcional a la distancia, , y la amplitud de la onda es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la distancia al foco: ;
Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto

La potencia con que emite el foco de una onda que se propaga sobre la superficie de un estanque es de 20 W. ¿Cuál es la relación entre las intensidades de la onda cuando se ha desplazado 2 m y 4 m desde el foco, respectivamente?


Icono de IDevice de pregunta AV - Pregunta de Elección Múltiple

¿Cuál es la potencia con que emite el foco de una onda tridimensional, que se propaga en un medio homogéneo e isótropo, si la intensidad de la onda a 20 m de la fuente es de 3.10-3 W/m2?

  
5 W.
10 W.
15 W.
20 W.

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ABSORCIÓN DE ONDAS

Imagen 15. Elaboración propia

Experimentalmente se comprueba que la disminución real de la intensidad de una onda es mayor que la teóricamente calculada, pues parte de la energía se absorbe por el medio, al no ser éste totalmente elástico. Esto constituye el fenómeno de la absorción de ondas

La intensidad de la onda ( ) se reduce de forma exponencial con el espesor que atraviesa, de acuerdo con la ecuación:

donde es un coeficiente que depende del medio y de la frecuencia de la onda, llamado coeficiente de absorción y es el espesor del medio.

Esta expresión se denomina ley de absorción e indica que la intensidad disminuye exponencialmente con el espesor del medio absorbente.

Como conclusión: en todo movimiento ondulatorio la intensidad y la amplitud se van amortiguando (atenuación y absorción) al aumentar la distancia al foco emisor. Sin embargo, la frecuencia de la vibración permanece constante.