1. Ondas armónicas.
Las ondas armónicas son aquellas en las que las partículas del medio oscilan realizando un movimiento armónico simple. Por lo tanto, la expresión matemática de la onda armónica será una función senoidal.
Magnitudes características de las ondas.
- Longitud de onda (λ): se llama longitud de onda a la distancia que separa dos puntos que se encuentran en el mismo estado de vibración. En este caso ambos puntos se dice que están en fase. Se mide en metros.
- Periodo (T): Es el tiempo que tarda un punto en realizar un ciclo, una oscilación completa alrededor de su punto de equilibrio. Se mide en segundos.
- Frecuencia (ν): es la inversa del periodo. Mide el número de oscilaciones que realiza un punto alrededor del punto de equilibrio en la unidad de tiempo, es decir, los ciclos que completa un punto que oscila en un segundo. Se mide en hercios (Hz).
- Amplitud (A): como se definió en el tema anterior, la máxima elongación de cada punto de la onda respecto a la posición de equilibrio. Se mide en metros.
- Velocidad de propagación (v): se define como la rapidez a la que se propaga una onda y depende únicamente del medio en el que se propague la onda. Se relaciona con la longitud de onda y el periodo mediante la siguiente ecuación: 𝑣 = 𝜆 𝑇 Se mide en m/s.
- Número de onda (κ): es la inversa de la longitud de onda e indica el número de veces que vibra una onda en una unidad de distancia. Se mide en cm-1 .
- Fase (φ): ya se comentó que la fase es la magnitud que relaciona un ángulo con la elongación. Se mide en radianes (rad).
- El desfase: se expresa como la diferencia entre los estados de vibración o elongación de dos puntos de la onda. Se puede expresar como fracción de onda o en forma angular (rad), siendo esta última la forma más común.
En primer lugar, hay que tener en cuenta que todos los puntos vibran siguiendo un m.a.s., por lo que la ecuación de la elongación para cualquier punto de la onda tiene la siguiente forma:
Las ondas armónicas son doblemente periódicas, en el tiempo y en el espacio:
- El estado de vibración de un punto dado del medio se repetirá cada intervalo de tiempo mínimo de T (periodo), o lo que es equivalente: Un punto dado del medio volverá a encontrarse en el mismo estado de vibración cuando transcurra un tiempo que sea un número entero de veces el periodo.
- Existe una distancia mínima igual a 𝜆 que representa la menor separación entre dos puntos del medio que se encuentran en idéntico estado de vibración en un instante dado. En otras palabras: entre dos puntos del medio que se encuentren en idéntico estado de vibración en un instante dado, debe existir una distancia igual a un número entero de veces la longitud de la onda.
Diferencia de fase entre dos puntos: Concordancia de fase y oposición de fase.
Se denomina fase de la onda a:
φ=ωt ±kx
De esta forma la diferencia de fase entre dos puntos del medio 1 y 2 de la onda, en el mismo instante será:
Si dos puntos del medio por el que se desplaza la onda se encuentran vibrando de forma que, en cualquier instante, su elongación es la misma, se dice que están en concordancia de fase o simplemente en fase. Si, por el contrario las elongaciones tienen el mismo valor pero con signo cambiado (cuando uno se encuentra, por ejemplo, en A, el otro se halla en -A) se dice que están en oposición de fase.