Relatividad

En física hemos dado la relatividad.

La teoría de la relatividad que aprendemos en 2º de Bachillerato se conoce con el nombre de "Teoría de la Relatividad Restringida", y no contiene todos los postulados de los científicos, ya que esta sería muy compleja e inabarcable en un solo año.



Es muy interesante ya que emparanoia muchísimo, y calcular lo que envejecería alguien viajando a la velocidad de la luz en un tiempo determinado es muy entretenido.

Aquí os dejo un arículo sobre la Teoría de la Relatividad Especial:

La teoría de la relatividad especial, formulada por Albert Einstein en 1905, constituye uno de los avances científicos más importantes de la historia. Alteró nuestra manera de concebir el espacio, la energía, el tiempo y tuvo incluso repercusiones filosóficas, eliminando la posibilidad de un espacio/tiempo absoluto en el universo.
Se complementa con la teoría de la relatividad general, publicada en 1915, algo más compleja y que pretende aunar la dinámica newtoniana con parte de las consecuencias de la primera teoría especial.
Con la teoría de la relatividad especial, la humanidad entendió que lo que hasta ahora había dado por sentado que era una constante, el tiempo, era en realidad una variable. No sólo eso, sino que el espacio también lo era y que ambos dependían, en una nueva conjunción espacio-tiempo, de la velocidad.
Luis Álvarez-Gaumé, director del grupo de física teórica del CERN, nos explica en conversación telefónica:

Lo más importante es entender cómo el tiempo depende, en realidad, del movimiento, de la velocidad. Eso fue lo que lo cambió todo.

Einstein se basó a su vez en dos hipótesis:

1. Las leyes de la física son las mismas mientras el sistema de referencia sea el mismo e inercial. Esto es, ambos se mueven a una velocidad constante. Si una ley se cumple en un sistema, también se debe cumplir en el otro.
2. La velocidad de la luz es una constante universal, que se define como c. Que era constante lo habían demostrado algunos años antes otros dos grandes científicos, Michelson y Morley.

Pero para llegar al famoso E = mc² antes tenemos que entender dos conceptos muy importantes: por un lado qué es exactamente la relatividad y por otro lado entender el espacio-tiempo y cómo define lo que se conoce como líneas de universo. Por último, aunque no deduciremos los pasos matemáticos necesarios para llegar hasta la ecuación, veremos las consecuencias que tiene y cómo se relaciona dentro de la teoría de la relatividad general. Vamos allá.

Qué es la relatividad

La situación que imaginó Einstein ha sido usada y explicada hasta la saciedad en escuelas y libros de física. Imaginemos un tren y a dos individuos, uno de ellos está montado en el mismo y otro lo ve pasar a toda velocidad desde el borde de la vía. El tren se mueve a 200 kilómetros por hora.
Un momento, ¿se mueve? ¿seguro? Sí y no al mismo tiempo. Para la persona que va sentada dentro el tren no se mueve, está quieto. Sólo se mueve para la persona que está al borde de la vía. Es algo, efectivamente, relativo.
Einstein luego imaginó que alguien tira una pelota a 20 kilómetros por hora hacia delante dentro del tren. Para la persona que está dentro la pelota se mueve a esa velocidad pero para la persona que está abajo esa pelota se mueve , sin embargo, a 220 (200+20) kilómetros por hora.
Ahí es cuando toca recordar que la velocidad de la luz es constante, y es cuando empezamos a entender que algo no encaja del todo con el concepto de que el tiempo también lo sea. Puesto que la velocidad de la luz siempre es la misma, al volver al ejemplo del tren y la persona que está dentro si en lugar de lanzar una pelota enciende una linterna proyectando un haz de luz hacia delante, la persona que está abajo no ve ese haz propagarse a la velocidad de la luz+200 km/h, la ve propagarse a la velcoidad de la luz, sin más, independientemente de lo rápido o lo lento que vaya el tren porque, simplemente, es una constante.
Para entender un poco mejor el concepto veamos el siguiente ejemplo. Muestra dos fotones de luz rebotando infinitamente entre dos espejos y tomándose un tiempo x en ir de uno a otro.

La velocidad de la luz (y al contrario que el tiempo) sí es constante. Esto lo habían demostrado algunos años antes que Einstein otros dos físicos, Michelson y Morley. Teniendo en cuenta que la velocidad de la luz siempre es la misma (casi 300.000 kilómetros por segundo), veamos ahora el siguiente ejemplo.

Puesto que el primer carrito se mueve a una velocidad constante, desde nuestro punto de vista el fotón tiene que recorrer una diagonal (más distancia) entre un espejo y otro variando el tiempo efectivo que tardar en rebotar. El tiempo, desde nuestro punto de vista estático, acaba de variar con respecto al de alguien que estuviese mirando dentro (que siempre verá como el fotón rebota de manera regular, se mueva el carrito o no).
Pero, ¿por qué no apreciamos la distorsión del tiempo en la vida diaria? Básicamente, porque las distorsiones sólo se producen en velocidades cercanas a las de la luz. Como referencia, el artefacto más rápido construido jamás por el hombre, las sondas Helios, siguen siendo 15.000 veces más lentas que la velocidad de la luz. Es el equivalente a si sobre una tortuga caminando lentamente sobre la superficie de la tierra pasase en vuelo rasante un avión supersónico. Con un avión supersónico moviéndose a 2470 kilómetros por hora, que para nosotros es ya una velocidad considerable el tiempo se alarga con un factor de 1,000000000002. Es muy pequeño. Si viajásemos durante un año nuestro tiempo se alargaría 0,000063 y aún cuando pasásemos 50 años metidos en él volando a esa velocidad, el tiempo se habría alargado sólo 0,0032 segundos.

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Sabiendo entonces que el tiempo no es una constante, sino que depende de la velocidad, aparece la paradoja de los dos gemelos. Narra el hipotético caso de dos gemelos, uno que pasa 10 años viajando en el espacio a altas velocidades (la mitad de la luz, 150.000 km/s, por ejemplo) y otro que se queda en la tierra. Después de ese tiempo, el gemelo astronauta vuelve a la tierra y comprueba que, puesto que el tiempo ha pasado de manera distinta y ha sido más lento para él, su hermano es casi una década más viejo. ¿Ha vivido más? ¿Son los viajes a altas velocidades una fuente de eterna juventud? No, sólo ha vivido menos porque el tiempo ha pasado más lento para él, ha pensado menos, ha crecido menos y ha madurado menos. Lo único que ha ocurrido es que el tiempo ha pasado más despacio.
Lo curioso de todo, es que el observador no tiene manera de saber si se está moviendo o no si no tiene un sistema contra el que compararse. Estamos hablando de trenes, de hecho, mientras la Tierra se mueve a toda velocidad por la Vía Láctea, y con ella el universo. La realidad es que ahora mismo, aunque estés leyendo esto sentado o tumbado, estás de todo menos “quieto”.

El espacio-tiempo

En palabras de Luis Álvarez Gaumé:

La revolución de la teoría de la relatividad es que crea un cono de luz, tanto hacia delante en el tiempo, como hacia detrás. Puesto que lo que define los límites de ese cono es la velocidad de la luz y ninguna partícula puede superarla, nada de lo que ocurra puede estar fuera de los límites del mismo.

Este es el cono

Ese cono describe al observador moviéndose por la hipersuperficie que es el presente. Hacia “arriba” quedan los eventos del futuro, lo que va a ocurrir. Cualquier posibilidad o hecho tiene que ocurrir dentro de ese cono. Hacia abajo quedan los eventos que te han ocurrido.
Añade Gaumé: “ Y cuidado, no es que no “ocurran” cosas fuera de ese cono, sí ocurren, sólo que no pueden afectarte. Para que pudiesen afectarte tienen que superar la velocidad de luz. El cono es independiente de la velocidad de movimiento del observador. Eso es lo que fuerza a que el tiempo dependa del estado del movimiento”.
El cono delimita eventos que puedan tener efecto sobre otros. La línea del universo es la unión de la infinidad de puntos correspondientes a todos lo que ha ocurrido en tu vida. Siempre dentro del cono.

E = mc²

A E = mc² se llega a raíz de una serie de ecuaciones que, debido al carácter más accesible de este post, no tiene sentido explicar aquí aunque para quien tenga conocimientos medios de física y matemática hay una explicación bastante buena aquí. Para llegar hasta la ecuación hace falta tener en cuenta dos leyes importantes:

• Ley de conservación del momento lineal: qué básicamente quiere decir que cuando dos objetos entran en colisión a distinta velocidad (y por tanto diferente momento lineal) la resultante de la suma de ambos objetos ha de tener el mismo valor antes y después.
• La famosa ley de conservación de la energía: La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. Cambia de una forma de energía a otra.

Lo verdaderamente interesante de la ecuación es que relaciona de manera directa masa y energía. Son transformables. Y hasta Einstein nadie se había dado cuenta y se pensaba que eran cosas independientes.
Explicándolo un poco mejor: pongamos por ejemplo un tronco de leña quemándose en una chimenea. Una vez se ha quemado si sumamos la masa correspondiente a todas las cenizas más los gases que ha emitido, apreciaríamos que que la masa total ha disminuido, aunque sea minúscula. Esa masa es la que se ha transformado en energía, el calor de la combustión.
En el caso de la leña no es muy eficiente, pero en el caso de las centrales nucleares, por ejemplo, es mucho mayor y por eso la utilizamos para la producción de energía.
Aunque ya es carne de otro post, la manera en la que energía, masa y espacio-tiempo se relacionan es lo que se conoce como Teoría de la Relatividad General. Y ahí es donde entra en juego la gravedad. Sin embargo, la teoría de la relatividad considera que los efectos gravitatorios no son creados por fuerza alguna, sino que encuentran su causa en la curvatura del espacio-tiempo generada por la presencia de materia. Cuando la gravedad aumenta de manera brutal, como ocurre en los agujeros negros, es cuando se producen esas curvaturas extremas que pueden apreciarse en películas como Interstellar. 

Fuente: https://es.gizmodo.com/la-teoria-de-la-relatividad-especial-explicada-de-mane-1691315854

Y un vídeo:

 

Prisma óptico

Estos días en física estamos dando el prisma óptico. Nuestro profesor, como siempre, nos metió miedo diciéndonos que era el segundo tema más difícil de todo el curso, y no.

Es el tema más fácil con diferencia, tan solo se trata de aplicar constantemente la Ley de Snell y tener en cuenta algunas cuestiones geométricas bastante básicas, además de entender qué es lo que te piden en cada ejercicio, porque juegan con la comprensión lectora para liarnos y hacernos suspender (malas personas)

Os dejo por aquí un artículo para que entendáis qué estamos estudiando:

La dispersión de la luz es el fenómeno por el cual distintas longitudes de onda se refractan con ángulos distintos al atravesar medios materiales.

Arco Iris

El arcoiris es quizás el ejemplo más conocido de dispersión que se da en la naturaleza de forma natural. En este apartado vamos a desvelar algunas claves para que puedas entender por qué se produce este fenómeno.

A continuación vamos a ver:

• Por qué se produce
• Cómo medirla, a través del número de Abbe
• Algunos ejemplos habituales

Causas

Sabemos que la velocidad de la luz en el vacío es constante e independiente de su longitud de onda. Sin embargo, su velocidad en cualquier otro medio distinto del vacío sí que depende de la longitud de onda que tenga. Esta dependencia se debe a las estructuras moleculares de los materiales y es la responsable de que, en última instancia, el índice de refraccióndependa de la longitud de onda.

Índice de refracción de distintos medios en función de la longitud de onda.

Las curvas azules de la figura representan la variación con la longitud de onda del índice de refracción de distintos cristales. La luz visible se encuentra en el rango aproximado de 400 - 700 nm.

La ley de Snell de la refracción determina que el ángulo de refracción dependa de los índices de refracción de los medios según:

n1⋅sin(iˆ)=n2⋅sin(rˆ)⇒rˆ=sin−1(n1n2⋅sin(iˆ))

Así, podemos afirmar que:

El ángulo de refracción de un rayo de luz al atravesar un medio material depende de su longitud de onda. En el fenómeno de la dispersión de la luz las distintas longitudes de onda que componen un rayo tomarán un ángulo de refracción ligeramente distinto.

Observa que para que se produzca dispersión la luz debe estar compuesta por varias longitudes de onda. A este tipo de luz se la denomina luz policromática y como ejemplo más claro podemos señalar la luz que proviene del sol.

Número de Abbe

Utilizamos el número de Abbe para cuantificar la dispersión de un material. Generalmente se obtiene midiendo el índice de refracción a distintas longitudes de onda (amarillo, azul y rojo) y aplicando la siguiente expresión:

V=nD−1nF−nC

Donde:

• V: Es el número de Abbe, también denominado valor v o valor V. Se trata de un número adimensional
• nD , nF y nF: Son los índices de refracción del material a la frecuencia del amarillo, azul y rojo respectivamente. Recuerda que el índice de refracción es un número dimensional y observa que el amarillo se encuentra, en el espectro visible, entre el azul y el rojo, situados mucho más en los extremos

Observa que un número de Abbe alto implica que la dispersión es pequeña, al tener que ser la diferencia entre nF y nC, en el denominador, pequeña. Por otro lado, un número de Abbe pequeño implica una dispersión alta, al ser la diferencia entre nF y nC alta.

A los materiales con V ⩾ 50 se les denomina materiales crown. A los materiales con V < 50 se les denomina materiales flint.

Ejemplos

El fenómeno de la dispersión fue explicado por primera vez por Newton, a quien debemos el conocido prisma de Newton.

Prisma de Newton

Al incidir luz blanca incide sobre el prisma, las longitudes de onda más cortas (el violeta) se desviará más que las más largas (el rojo).

De esta manera Newton demostró que, en contra de la creencia de la época, los colores de las sustancias no provenían del interior de las mismas, sino que se debían a la descomposición de la luz blanca.

Por otro lado, como hemos comentado al comienzo de este apartado, los arcoiris tiene su fundamento físico en la dispersión, como se pone de relevancia en la siguiente imagen:

Refracción luz solar en gota de agua

La gota de agua sirve de dispersor de las distintas longitudes de onda de la luz solar a partir de una doble refracción y una reflexión. Dicha reflexión provoca que el color superior sea el violeta en lugar del rojo, como en el caso del prisma. Para poder observar el arco iris el Sol debe estar en nuestra espalda.

En la fibra óptica la dispersión causa que la señal transmitida, que es en definitiva un pulso de luz, se degrade con la distacia debido a las distintas velocidades de las distintas componentes de la luz.

El fenómeno de la dispersión es ampliamente utilizado en espectroscopia.

La espectroscopia es una técnica de análisis que consiste en el estudio de las distintas componentes de la radiación electromagnética que emiten o absorben los cuerpos en ciertas condiciones.

Al conjunto de componentes monocromáticos obtenido se le denomina espectro. Así, cada elemento químico presenta un espectro característico cuando es excitado. El estudio de este patrón permite, por ejemplo, descubrir la composición de estrellas o planetas.

Existen dos tipos de espectros:

• De emisión: La sustancia a estudiar se excita (mediante una descarga eléctrica o un calentamiento, por ejemplo) y la energía comunicada es devuelta en parte en forma de radiación electromagnética con frecuencias características para cada elemento. Para estudiar dicha radiación se usan prismas que separen claramente cada una de las componentes de frecuencias de la radiación
• De absorción: La sustancia a estudiar absorbe parte de la radiación electromagnética que le llega y la radiación sobrante se descompone igualmente en un prisma para estudiar las frecuencias ausentes

Espectros de emisión y absorción respectivamente del hidrógeno

Observa como las componentes emitidas en el de emisión son justamente las que faltan en el de absorción.

Y os dejo también un vídeo:

MAdre mía qué está pasando

El título lo dice todo.

Hemos pasado de invertir 3 semanas para dar vectores en un par de semanas  dar dos temas de algo completamente nuevo para nosotros: las ondas. Además, nos ha dado tiempo de sobra a ver lo que teníamos que dar esta evaluación, incluyendo el primer parcial, sobre campo magnético e inducción.

Nuestro profe está on fire y lo notamos, entendemos todo a la primera y todo va rodado, empiezo a pensar que con un poco de suerte nos va a dar tiempo a darlo todo para selectividad.

Además, nos está yendo a todos muy bien, de hecho ya hay 2/7 dieces en el parcial (faltan 5 por hacer el examen).

Os dejo un artículo sobre las ondas para que veáis de qué hablo:

Características del movimiento ondulatorio

Hasta ahora hemos estudiado distintos tipos de movimientos de cuerpos que se desplazan en el espacio. Por ejemplo, un coche que sigue una determinada trayectoria, un bloque que se desliza por un plano inclinado, un muelle o un planeta alrededor del Sol. En todos ellos se transporta la masa y, junto a esta, el momento lineal y la energía cinética. El caso del movimiento ondulatorio es distinto.

El movimiento ondulatorio o movimiento de propagación de onda se define como una perturbación que se propaga de un punto a otro sin que exista transporte neto de materia, pero sí transmisión de energía.

Podemos ilustrar nuestra definición con un ejemplo fácilmente reproducible. Cuando una piedra cae a un estanque, o bien agitas el dedo en su superficie, se genera una perturbación. Dicha perturbación es una onda que se extiende en forma de círculos concéntricos haciendo que un trozo de corcho, situado a cierta distancia del punto en el que cae la piedra, o agitabas el dedo, comience a oscilar de arriba a abajo.

Ondas en el agua

Las perturbaciones que se generan en el agua cuando cae una gota son también un ejemplo de ondas.

Es importante que te des cuenta de que lo que se desplaza es la perturbación en sí, no las moléculas de agua. Estas permanecen oscilando en torno a su posición de equilibrio sin producir un desplazamiento neto de materia. El trozo de corcho de nuestro ejemplo, inicialmente en reposo, pone de manifiesto la transmisión de energía que se se produce sin que se desplace el agente que causa la perturbación, la piedra, que queda en el fondo del estanque allá donde cayese, o tu dedo, que permanecerá en todo momento unido a tu mano, afortunadamente.

A partir de este ejemplo podemos sintetizar las siguientes características de las ondas:

• Se hace necesario un foco emisor o fuente que actúe como origen de la perturbación. La energía del foco es transmitida al medio de propagación en sus inmediaciones. En nuestro caso, la piedra al caer, o tu dedo al agitarse, comunican su energía a las moléculas del agua que se encuentran próximas
• Debe existir un medio de propagación que, a medida que es atravesado por la perturbación, experimenta una variación temporal y reversible en alguna de sus propiedades físicas. Dicho medio, material o no, sirve de soporte a la transmisión del movimiento ondulatorio pero no es transportado en sí mismo. En el caso de nuestro ejemplo, cuando la onda alcanza las partículas del agua del estanque, inicialmente en reposo, estas comienzan a vibrar, alterando su posición hacia ambos lados de su punto de equilibrio. Al cabo del tiempo regresan a su estado inicial, como se pone de manifiesto igualmente en el comportamiento del trozo de corcho
• Cada punto del medio transmite la perturbación a los puntos vecinos. De esta manera, podemos decir que el fenómeno ondulatorio es una forma cooperativa de propagación de la energía en la que esta se transmite entre el foco y los puntos alcanzados
• A medida que la perturbación se propaga la onda se amortigua. Esta amortiguación se debe al reparto de energía que se va produciendo a medida que la perturbación viaja alcanzando un espacio cada vez mayor, pero también se debe a otros factores como el grado de elasticidad del medio o el posible rozamiento entre partículas. Así, el trozo de corcho del ejemplo vibrará con más amplitud cuanto más cerca se encuentre del punto en el que cae la piedra
• Existe un retardo entre el momento en que la piedra cae y se genera el movimiento ondulatorio y el momento en que los puntos más lejanos son alcanzados. Esto pone de manifiesto una velocidad finitade propagación de las ondas. En el ejemplo del estanque y la piedra, el trozo de corcho, a cierta distancia del punto sobre el que cae la piedra, altera su posición momentos después de que haya caido la piedra que genera la onda
• La onda no es un ente material pero si una entidad física real ya que transporta energía e interacciona con la materia. Efectivamente, la onda no es la piedra, ni las moléculas de agua del estanque ni el corcho. Es, por el contrario, la energía propagándose de la manera en que lo hace y alterando las propiedades del medio

Ondas y movimiento armónico simple

Cuando estudiamos el movimiento armónico simple veíamos las características de una sola partícula. Decíamos entonces que las fuerzas que la hacían vibrar eran proporcionales a su posición de equilibrio. Sin embargo no decíamos nada sobre los efectos que dicha vibración producía en su entorno. No estudiábamos tampoco la energía que podía propagar dicha vibración. Esta es la principal diferencia de enfoque entre el estudio de las ondas y el del movimiento armónico simple. Por tanto:

Hay que diferenciar claramente dos fenómenos distintos: las oscilaciones o vibraciones de una partícula o partículas concretas (movimiento de materia) y la transmisión de una perturbación(movimiento de energía) producida a consecuencia de dichas oscilaciones.

Aunque una onda puede provocar que las partículas del medio se muevan en un movimiento armónico simple, cuando estudiamos las ondas nos centramos fundamentalmente en la transmisión de la perturbación y no en el movimiento de una partícula individual. Podemos ilustrar esto volviendo a nuestro ejemplo de la piedra y el estanque. Cada una de las partículas del estanque vibra, de manera aproximada, según un m.a.s. amortiguado con el paso del tiempo. Esto se pone claramente de manifiesto en el corcho que sube y baja de manera periódica. Sin embargo, cuando estudiamos el fenómeno ondulatorio, lo que nos interesa principalmente es la propagación de la perturbación en su conjunto, a todos los puntos del estanque.

Experimenta y Aprende

 

Concepto de onda

El movimiento ondulatorio se caracteriza por ser una perturbación que se propaga transmitiendo energía sin que exista transporte neto de materia. Pulsa sobre el botón play para comenzar a experimentar.

Enfoque matemático

El ejemplo de la piedra en el estanque es válido para aproximarnos por primera vez al concepto de onda pero la variación de posición en las partículas del medio no es la única magnitud física que puede variar en el movimiento ondulatorio. Así, uno de los fenómenos ondulatorios más comunes en la naturaleza es el sonido. En tal caso la silueta característica de la onda aparece al representar la presión del aire, tal y como se aprecia en la figura siguiente:

El sonido son ondas en el aire

El sonido emitido por un altavoz se basa en la propagación de la variación más o menos periódica de la presión del aire que le rodea, moviendo una membrana que posee en su interior.

Por tanto, existen distintas propiedades físicas que pueden varíar en el medio. La posición de las partículas, la presión del aire o el campo electromagnético, en el caso de la luz, son algunas de ellas. En cada uno de estos casos si tomamos una imagen instantánea de estas propiedades obtenemos un perfil espacial que nos muestra el avance de la perturbación en el medio. Por el contrario, si nos enfoquemos en una porción concreta del medio, obtenemos una visión dinámica de la evolución temporal de cada una de estas porciones.

A partir de todas las ideas anteriores podemos concluir que:

Desde el punto de vista matemático una onda es una ecuación que recoge la evolución temporal y espacial de la perturbación de un determinado medio, material o no, y que es generada por un foco emisor.

y=f(x,t)

La expresión anterior simplemente indica que una onda es una función f que asigna un valor concreto a una variable y (la coordenada y de la posición de las partículas, la presión del aire, etc) a partir de su posición espacial x y del instante t en el que estemos.

Visualizar completamente una onda es imposible en una sola imagen, ya que en ella no podemos representar la evolución temporal y espacial a la vez. En el lenguaje común, sin embargo, se suele llamar onda al perfil instantáneo de la perturbación del medio, tal y como se apreciaba en la imagen anterior.

Ecuación de onda

Como puedes suponer, no todas las funciones f(x,t) son ondas, sino que deben cumplir lo que se conoce como ecuación de onda. Su estudio detallado queda fuera del alcance de este nivel, sin embargo dejamos aquí su expresión para una onda de velocidad v en caso de que fuese su uso necesario:

∂2y∂x2=1v2∂2y∂t2

A pesar de ello, cuando las variaciones espaciales y temporales de la onda se pueden expresar como funciones sinusoidales (función seno o coseno) el estudio matemático se simplifica enormemente. Decimos entonces que nos encontramos ante una onda armónica.

Formas de producir ondas

Podemos generar ondas de dos formas distintas:

• Mediante un pulso o pulso de ondas: Se trata de una perturbación individual como la que ocurre si, por ejemplo, agarras el extremo de una cuerda tensa y das una sacudida
• Mediante un tren de ondas: Se trata de una sucesión contínua de pulsos que generan una onda viajera. Ocurre, por ejemplo, cuando das varias sacudidas de forma periódica al extremo de una cuerda tensa

En general, cuando hablemos de onda y de los parámetros que las definen estaremos refiriéndonos a un tren de ondas.

Experimenta y Aprende

 

Generación de ondas. Pulsos y trenes de onda

Las ondas se pueden generar mediante pulsos de ondas o trenes de ondas. Pulsa sobre el botón play para comenzar a experimentar.

Tipos de ondas

Existen distintas clasificaciones posibles para las ondas, según el tipo de criterio utilizado. Aquí recogemos los más habituales:

1. Tipo de energía propagada
   • Ondas mecánicas: Se propaga energía mecánica. También reciben el nombre de ondas materiales ya que necesitan un medio material elástico de propagación. Ejemplos son el sonido o la onda propagada por el estanque que vimos anteriormente
   • Ondas electromagnéticas: Se propaga energía electromagnética producida por oscilaciones de campos eléctricos y magnéticos. No necesitan de medio material de propagación. Como ejemplo podemos señalar la luz, cuyo medio de propagación más favorable es el vacío
2. Dirección de propagación
   • Ondas longitudinales: Son aquellas en las que la dirección de vibración coincide con la dirección de propagación. Se puede entender como una sucesión de contracciones y dilataciones. También reciben el nombre de ondas de presión. Ejemplos son el sonido o un muelle como el primero de la figura inferior
   • Ondas transversales: Son aquellas en las que la dirección de propagación y vibración son perpendiculares entre sí. Se puede entender como una sucesión de crestas (máximos) y valles (mínimos). La onda propagada en el estanque de nuestro ejemplo,la propagada en una cuerda o la propagada en el segundo muelle de la figura inferior son ejemplos de ondas transversales
   

   Ondas longitudinales y transversales

   El resorte de la figura sirve de soporte a ondas longitudinales (izquierda) y a transversales (derecha). La flecha en rojo indica la dirección de propagación de la perturbación. Observa como la dirección de la flecha coincide con la dirección de vibración de las partículas del resorte en el caso de las ondas longitudinales. En el caso de las ondas transversales, las direcciones son perpendiculares, como indica la flecha azul.
3. Número de dimensiones de propagación
   • ​​Ondas unidimensionales: La energía se propaga en principalmente una dimensión, por ejemplo, la onda que se propaga en una cuerda
   • Ondas bidimensionales: La energía se propaga principalmente en dos dimensiones, por ejemplo, las ondas que se propagan en la superficie del agua de un estanque
   • Ondas tridimensionales: La energía se propaga principalmente en tres dimensiones, por ejemplo, la luz o el sonido

Adicionalmente podemos decir que una onda es:

• Viajera: Cuando la energía que aporta el foco emisor al medio avanza en un único sentido. Se dan en medios libres o abiertos en los que la propagación no encuentra ningún obstáculo que refleje la onda hacia el foco emisor. Por ejemplo la onda que generamos en una cuerda en la que uno de sus extremos está unido a nuestra mano y el otro quedá libre
• Estacionaria: Cuando la energía queda confinada a una región del espacio. Se dan en medios cerrados o limitados que hacen que la onda se refleje hacia el foco emisor. Por ejemplo se producen cuando generamos una onda en una cuerda en la que unos de sus extremos está unido a nuestra mano y el otro está fijo. También puede suceder en una cuerda en la que ambos extremos están fijos, como es el caso de las cuerdas de guitarra
• Armónica: Cuando podemos expresar las variaciones espacial y temporal mediante funciones senos o cosenos. Cada porción del medio de propagación ejecuta un m.a.s.

Nuestro estudio en el resto del tema se reducirá al caso de las ondas mecánicas, centrándonos especialmente en aquellas que son armónicas. Con ello simplificaremos enormemente el tratamiento matemático sin perder contenido físico.

Fuente: https://www.fisicalab.com/apartado/que-son-las-ondas#contenidos

Y un vídeo: