Es común encontrar objetos que vibran u oscilan: las cuerdas de una guitarra, el movimiento de un péndulo. Actualmente se sabe que también los átomos vibran en torno a cierta posición.
El movimiento ondulatorio se relaciona estrechamente con el fenómeno de la vibración. Las ondas sísmicas, el sonido, las ondas que se producen en la superficie del agua son producidas por vibraciones.
La mayor parte de la información que se recibe llega en forma de algún tipo de onda. El sonido llega hasta sus oídos en forma de ondas. Obtiene información del mundo que nos rodea usando sus ojos, pues bien, la información que obtiene de esta manera llega también en forma de ondas electromagnéticas. De la misma manera que las señales que reciben tanto la televisión como el radio son ondas electromagnéticas.
3. 2. 1. Descripción del movimiento ondulatorio.
Considérese
una función , que gráficamente se
representa por una curva continua como la que se muestra en la figura
1.
Ilustración 1
Variación de la función .
Si
se cambia por
, se obtiene la
función
,
los valores de la función no cambian, por lo que se obtiene una curva de la
misma forma. Si es positiva la curva se desplaza, sin
deformación, hacia la derecha. De la misma manera se tiene que
, corresponde a un
desplazamiento rígido de la curva hacia la izquierda.
Si
se hace , donde
es el tiempo y es la velocidad, se obtiene una
curva viajera, los cual significa que
, representa una
curva que se mueve hacia la derecha con una velocidad
, llamada velocidad
de fase. De la misma manera
representa
una curva que se mueve hacia la izquierda con velocidad . De
manera que una expresión de la forma
, se puede usar para
representar un patrón que viaja sin deformación en la dirección del eje
, a esto se la llama
movimiento ondulatorio. La cantidad
puede
representar diversas cantidades físicas como la deformación de un sólido, el
campo eléctrico o magnético.
Un
caso especial importante es aquel en el cual la función es
una curva seno o coseno. Estas se conocen como ondas sinusoidales o bien ondas
armónicas. Este tipo de ondas tienen un significado especial, ya que cualquier
forma de onda se puede expresar como una superposición de ondas
armónicas.
Así pues, considerando el caso de la función seno se tiene que
La
cantidad , conocida como
número de onda, tiene un significado especial, para observarlo se cambia en
el
valor de
por
, de manera
que
Entonces
es
el periodo espacial, es decir, la curva se repite a si misma cada longitud
. A la cantidad
se le llama longitud de onda y un aumento o disminución en la
dirección
en
la cantidad debe dejar inalterada, es decir
como
se muestra en la figura.
Ilustración 2 Onda armónica.
Así
que el número de onda representa
el número de longitudes de onda de la distancia
.
De manera que:
Representa
una onda armónica de longitud de onda propagándose
hacia la derecha con respecto al eje
con la
velocidad .
De forma parecida se puede analizar el periodo temporal τ. Este es el tiempo que le toma a la onda completa pasar por un punto fijo. En este caso el comportamiento repetitivo de la onda en el tiempo es el que interesa, de manera que:
Además,
De
aquí se tiene que , puesto que estas
son todas cantidades positivas. De manera que:
Donde se obtiene que:
El periodo es el número de unidades de tiempo por onda, el inverso es la frecuencia o el número de ondas por unidad de tiempo. Entonces:
La unidad de frecuencia en el Sistema Internacional es el Hertz (Hz).
Otra
unidad que se utiliza para describir el movimiento ondulatorio es la frecuencia
angular medida
en radianes por segundo
.
