Las ondas más interesantes de la naturaleza son periódicas. Eso quiere decir que no es una única perturbación la que viaja, sino que son muchas (muchísimas) perturbaciones, una atrás de la otra, todas iguales y equiespaciadas. Eso es una onda periódica.
Dos gráficas diferentes para una onda periódica -como ejemplo- son las siguientes:
El de arriba nos muestra cómo están perturbadas todas las partículas afectadas en la propagación de la onda en unúnico instante.
Y el de abajo nos muestra cómo se perturba una única partículamaterial mientras se halla sometida al pasaje de la onda periódica.
La forma que elegí para mostrarte el fenómeno de la periodicidad es arbitraria. Se llama senoidal, porque tiene la pinta de la función trigonométrica seno. Pero bien podría tener otras formas: cuadrada, triangular... la que vos quieras. Mientras haya una forma básica que se repite periódicamente, estarás en presencia de una onda periódica.
Sin embargo, la forma que elegí -la senoidal- es carísima a la fisica. Un montón de fenómenos de relevancia tienen naturaleza senoidal, en particular el sonido y la luz, que se presentan en este mismo Sitio.
CARACTERISTICAS FUNDAMENTALES DE UNA ONDA
Fijate muy bien con qué gráfico (y-x o y-t) te ilustro cada elemento. La distancia entre dos "picos" de máxima perturbación... o dos partículas que estan igualmente perturbadas, se llama longitud de onda.
Se representa con la letra griega minúscula lambda, λ, y se mide en cualquier unidad de longitud, por ejemplo, metros.
A menos que cambiemos de onda o de medio, la longitud de onda es constante.
El intervalo de tiempo que transcurre entre dos perturbaciones máximas que sufre una partícula material cualquiera se llama período.
Se representa con la letra mayúscula T, y se mide en cualquier unidad de tiempo, por ejemplo, segundos.
A menos que cambiemos de onda, el período es constante.
Otra forma de caracterizar el período es formularnos la siguiente pregunta: ¿cuántas veces por unidad de tiempo se alcanza el máximo? La respuesta a esta pregunta se llama frecuencia, f, y es la inversa multiplicativa del período (ya lo viste en el MCU):
f = 1 / T
La magnitud de la perturbación va cambiando. Cuando alcanza un máximo, recibe el nombre de amplitud.
Se representa con la letra mayúscula A, y se mide en la misma unidad en que se miden las perturbaciones (diferentes en cada tipo de onda).
Algunos autores utilizan la palabra amplitud para indicar cualquier perturbación, y amplitud máxima para lo que nosotros amplitud a secas.
Si una perturbación máxima (que se mueve junto a toda la onda periódica a velocidad constante, v) tarda un período de tiempo, T, en desplazarase un tramo igual a una longitud de onda, λ, entonces, su velocidad (sólo por el hecho de ser constante) será:
v = λ / T
Reemplazando el período por su igual (la inversa de la frecuencia) se llega a la expresión fundamental -y más conocida- de las ondas:
v = λ . f
La velocidad de propagación de una onda periódica es igual al producto entre lalongitud de onda y la frecuencia.
OJO: no se trata de la velocidad con que se mueven las partículas... ¡se trata de la velocidad de propagación de la onda!
CHISMES IMPORTANTES
Para que haya una onda periódica debe existir algún perturbador inicial: algo o alguien que mueva a sus vecinos no porque se contagió de otro sino porque posee un motor propio. Luego, ya sabés, la onda se propaga por contagio en el medio material. Ese perturbador inicial (del que surgen -si querés- las ondas) recibe el nombre de emisor.
Cuando el emisor produce ondas periódicas senoidales, se trata de un oscilador armónico. Los osciladores armónicos son los más importantes, ya que cualquier onda periódica -tenga la forma que tenga- se puede considerar como producida por un conjunto de osciladores de este tipo; y les dedicamos un par de páginas en este Sitio.
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