ONDAS MECANICAS

En función de la clase de energía propagada podemos clasificar las ondas en dos grandes grupos, ondas electromagnéticas y ondas mecánicas. Estas últimas, que propagan energía mecánica, se caracterizan por que requieren de un medio material para propagarse por lo que también se las puede llamar ondas materiales. Ejemplos de estas son el sonido, la onda propagada por la superficie de un estanque o la onda que se propaga cuando agitamos una cuerda o un muelle. En este apartado vamos a profundizar en ellas estudiando:

• Cómo se produce la propagación de las ondas mecánicas

• A qué velocidad se propagan

• Cuál es su ecuación de propagación

¿Empezamos?

Propagación de ondas en medios elásticos

Para que una onda mecánica se pueda propagar el medio debe cumplir dos requisitos fundamentales:

• Ser elástico. Un medio elástico da lugar a la aparición de fuerzas de restauración cuando una parte del mismo se aparta de su posición de equilibrio

• Tener inercia. En un medio inerte sus partículas constitutivas tienden a mantener un estado determiando y esto es lo que permite explicar, en última instancia el movimiento ondulatorio

Propagación de ondas en medios elásticos

Cuando la bola 1 de la figura izquierda golpea la bola 2 se producirá una propagación de energía que hará que, al cabo de un tiempo, se desplace la bola 5. Esto se produce gracias a la elasticidad del medio. Si las bolas fuesen de plastilina la energía inicial de la bola se consumiría en su deformación y no llegaría a la última.

Por otro lado, observa que las bolas anteriores sólo propagarían el movimiento en una dirección y sentido. Si las uniésemos con muelles, como en la figura derecha, cualquiera que fuese la dirección del movimiento de la bola 1 sería transmitido a la bola 2.

Entonces, ¿en qué consiste exactamente la propagación? A medida que la onda avanza se produce una oscilación en torno al estado de equilibrio en alguna propiedad mecánica del medio. Puede ser la posición, la presión, la densidad o cualquier otra. Dicha fluctuación se extiende desde el foco emisor a los puntos colindantes. A continuación representamos esquemáticamente el proceso de propagación de una onda transversal en una cuerda tensa mediante lo que podrían ser partículas adyacentes de la misma.

Esquema de propagación de onda mecánica en medio elástico

Cuando en un medio elástico provocamos una perturbación separándo el punto 1 de su posición de equilibrio, dicho punto inicia un movimiento vibratorio que, por la elasticidad del medio, se propaga al 2, posteriormente al 3 y así sucesivamente. Así se generaría una onda transversal. Cada uno de los puntos de la figura representa, esquematicamente, partículas adyacentes de una cuerda en tensión. El tiempo de oscilación de la partícula se denota por T

Una onda mecánica consiste en la propagación de una perturbación vibracional en el interior de un medio material elástico. A través de ella se propaga energía.

En general, los sólidos son capaces de propagar ondas mecánicas transversales y longitudinales y los fluidos sólo ondas longitudinales (salvo en su superficie, como la de un estanque, donde si se permite la aparición de transversales).

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