Onda

En física, una onda (del latín unda) consiste en la propagación de una fluctuación o perturbación en alguna propiedad del espacio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, implicando un transporte de energía sin transporte de materia.El espacio perturbado puede contener materia (aire, agua, etc.) o no (vacío).Matemáticamente se dice que dicha función es una onda si verifica la ecuación de ondas: dondePor ejemplo, ciertas perturbaciones de la presión de un medio, llamadas sonido, verifican la ecuación anterior, aunque algunas ecuaciones no lineales también tienen soluciones ondulatorias, por ejemplo, un solitón.Una vibración puede no tener las características necesarias y suficientes que definen a una onda.El término suele ser entendido intuitivamente como el transporte de vibraciones en el espacio, o medio en el que pueden producirse y propagarse dichas perturbaciones, al variar alguna de sus propiedades medibles.Por lo tanto, las diferencias en el origen o naturaleza de las ondas producen ciertas propiedades que caracterizan cada onda, manifestando distintos efectos en el medio en que se propagan (por ejemplo, en el caso del aire: vórtices, ondas de choque; en el caso de los sólidos: dispersión; y en el caso del electromagnetismo presión de radiación).Una onda transversal es aquella con las vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda; ejemplos incluyen ondas en una cuerda y ondas electromagnéticas.Cuando un objeto corta hacia arriba y abajo en una onda en un estanque, experimenta una trayectoria orbital porque las ondas no son simples ondas transversales sinusoidales.Ondas en la superficie de una cuba son realmente una combinación de ondas transversales y longitudinales; por lo tanto, los puntos en la superficie siguen caminos orbitales.Todas las ondas tienen un comportamiento común bajo un número de situaciones estándar.Todas las ondas pueden experimentar los siguientes fenómenos: Una onda es polarizada, si solo puede oscilar en una dirección.Las unidades de amplitud dependen del tipo de onda — las ondas en una cuerda tienen una amplitud expresada como una distancia (metros), las ondas sonoras como presión (pascales) y ondas electromagnéticas como la amplitud del campo eléctrico (voltios/metros).Se mide en unidades de longitud, tales como el metro(m), sus múltiplo o submúltiplos según convenga.puede ser asociado con la longitud de onda por la relación: El periodoMatemáticamente se define sin ambigüedad como: En otras palabras, la frecuencia y el periodo de una onda son recíprocas entre sí.Está relacionada con la frecuencia por Hay dos velocidades diferentes asociadas a las ondas.Esta es la tasa a la cual la información puede ser transmitida por la onda.Esta ecuación presenta ligeras variantes dependiendo de cómo se transmite la onda, y del medio a través del cual se propaga.), la ecuación de onda es: Trasladado a tres dimensiones, sería dondeJean le Rond d'Alembert obtuvo una solución general para la ecuación de onda en una dimensión: Esta solución puede interpretarse como dos impulsos viajando a lo largo del eje x en direcciones opuestas: F en el sentido +x y G en el -x.Si generalizamos la variable x, reemplazándola por tres variables x, y, z, entonces podemos describir la propagación de una onda en tres dimensiones.Una onda estacionaria es aquella que permanece fija, sin propagarse a través del medio.Este fenómeno puede darse, bien cuando el medio se mueve en sentido opuesto al de propagación de la onda, o bien puede aparecer en un medio estático como resultado de la interferencia entre dos ondas que viajan en sentidos opuestos.La suma de dos ondas que se propagan en sentidos opuestos, con idéntica amplitud y frecuencia, dan lugar a una onda estacionaria.Las ondas estacionarias se caracterizan por presentar regiones donde la amplitud es nula (nodos) y otras donde es máxima (vientres).Para calcular la velocidad de onda estacionaria se aplica la fórmula: dondePor lo tanto, como el número de onda , sustituyendo tendremos queLa velocidad de una onda viajando a través de una cuerda en vibración (v) es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la tensión de la cuerda (T) por su densidad lineal (μ): Las ondas se clasifican siguiendo los diferentes aspectos: Se produce cuando una onda encuentra en su recorrido una superficie contra la cual rebota, después de la reflexión la onda sigue propagándose en el mismo medio y los parámetros permanecen inalterados.La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda.