5.2. Fase y diferencia de fase.
FASE:
Recordemos que en el movimiento armónico simple llamábamos fase a la constante que incluíamos dentro de la función seno para dar cuenta de la situación inicial del movimiento.
x= A sen (2π/T .t +φ ) φ fase
Además de la fase inicial, en una onda cada punto tiene una fase diferente provocada por el hecho de que los puntos no empiezan a moverse al mismo tiempo.
x= A sen(2π/T .t - 2π/ λ .x+φ) fase 2π/λ .x+φ
La fase de los distintos puntos depende de la posición ya que los puntos empiezan a moverse mas tarde o mas pronto dependiendo de su distancia al origen del movimiento.
DIFERENCIA DE FASE:
Entre dos puntos x1 y x2 existe una diferencia de fase que será:
2π/λ . (x2-x1)
Si esta diferencia de fase es un múltiplo de 2π, los puntos se mueven de idéntica manera y se dice que esos puntos están en fase. Para que esto ocurra:
2π/λ (x1-x2)= k.2π .... x1-x2= k.λ
Los puntos tienen que estar separados por un numero entero de longitudes de onda.
Si esta diferencia de fase es un múltiplo impar de π. Los puntos están en situación contraria. Cuando uno es máximo el otro es mínimo y viceversa. Se dice que están en oposición en fase.
Si una onda recorre una cierta distancia y luego vuelve los puntos se verán afectados por dos movimientos, por una lado el inicial y por otro la onda que vuelve. Se producen fenómenos de interferencia entre los dos movimientos en los que la diferencia de fase es fundamental para predecir los fenómenos que van a tener lugar.
Si las dos ondas llegan en fase sus efectos aumentarán y tendremos una interferencia constructiva, si llegar en oposición de fase se anularán y las dos ondas en ese punto se destruyen.
En la figura podemos ver dos ondas que salen de los dos pulsadores marrones y se van expandiendo por el plano. Las líneas negras indican las crestas de las dos ondas.
Las líneas rojas indican lugares en el plano donde las dos ondas llegan en fase y por tanto los efectos de las dos se refuerzan.
Las líneas verdes indican lugares en el plano donde las dos ondas llegan en oposición de fase y por tanto sus efectos se contrarestan.
En la línea de trazo discontinuo tendremos puntos en fase y en oposición de fase.
Ejercicio resuelto.
Una onda tiene por ecuación y=0,2sen2π(2t-x). Calcular la velocidad de onda y la diferencia de fase que existe entre los puntos situados a 0,5 y 1m del origen.
vo= λ/T= 1/0,5= 2m/s
en 0,5 fase=2π.0,5=π
en 1,5 fase=2π.1= 2π
Diferencia de fase 2π-π=π esos puntos están en oposición de fase. Se mueven al contrario uno de otro.
No podría ser de otra manera ya que la longitud de onda es 1m.
Ejercicio resuelto en Internet: pulsa aquí.