Movimiento ondulatorio
Siempre que exista una perturbación en un punto del espacio, esta se propaga y es percibidas un tiempo después en otro punto del mismo. Dicho de otra manera, las perturbaciones producidas en un punto o región de un sistema pueden propagarse a otras partes de éste. Esta es la característica común del movimiento ondulatorio y es denominada onda.
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Definición : Onda
Una onda es la propagación de una perturbación de una región a otra del espacio.
En este tipo de movimiento se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia.
Estudio de caso : Movimiento ondulatorio
Analicemos un ejemplo de movimiento ondulatorio muy común. Este es el caso de una hoja que oscila perturbando constantemente la superficie del agua. Se observa que a partir del lugar en que la hoja perturba el líquido, se forman una especie de círculos que al avanzar por la superficie del agua se van agrandando. Uno tras otro se forman los anillos con la misma frecuencia con que oscila la hoja.
¿Cómo explicar este fenómeno?
Analicemos un experimento
Si a lo largo de una dirección colocamos, en depósito con agua, pequeños pedazos de corcho, separados entre ellos una misma distancia (figura a) y comenzamos de nuevo a hacer oscilar el dedo, observamos que cuando las oscilaciones llegan al primer corcho este comienza a oscilar (figura b), luego lo hace el segundo y más tarde el tercero. Cuando las oscilaciones han alcanzado a todos los corchos, estos se mantiene oscilando, aunque la distancia que los separa del foco (dedo) no varían (figura c).
Las oscilaciones que se producen en la zona del agua donde se produce una perturbación se van transmitiendo hacia otras zonas. Ellas van avanzando de unas partes del líquido hacia otras. Cuando llegan a la zona donde se encuentra uno dellos corchos, las oscilaciones del líquido provocan en él oscilaciones forzadas. Precisamente las oscilaciones de los corchos muestran que las partes del líquido donde se están se encuentran oscilando.
El experimento nos permite conocer dos características comunes a todas las ondas, relacionadas con su propagación:
a) Se propagan a partir del lugar donde se originan.
b) Para que se formen las ondas constantemente es preciso exista un cuerpo que oscile (fuente).
Para facilitar el estudio del movimiento ondulatorio se analiza el caso particular de las ondas periódicas armónicas, correspondientes a la propagación de las perturbaciones originadas en un punto del espacio (llamado foco) que oscila con movimiento armónico simple (MAS). En este caso se define la onda de manera más particular, como la propagación de las oscilaciones de un punto o una región a otra del espacio.
Las ondas se clasifican siguiendo varios criterios. Según sea que la perturbación necesite de un medio material para propagarse o no, las ondas se clasifican en ondas mecánicas y ondas electromagnéticas.
Ondas mecánicas | Ondas electromagnéticas |
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Son las que necesitan de un medio material para que la perturbación se propague, como en los casos del sonido, las olas, las sísmicas y las alteraciones producidas en una cuerda o un resorte. | La propagación de las perturbaciones de los campos eléctricos y magnéticos en el espacio, radiadas por las cargas eléctricas aceleradas que forman parte de los átomos de la sustancia que las emite, se conoce como ondas o radiaciones electromagnéticas. Estas se propagan tanto en un medio material como en el vacío. Ejemplos son las ondas de radio, las ultravioletas, las infrarrojas, la luz visible y los rayos cósmicos. |
En este tema estudiaremos las ondas mecánicas.
Existe otro criterio de clasificación. De acuerdo a la dirección de las oscilaciones de los elementos del sistema al paso de la perturbación, con respecto a la dirección de su propagación, las ondas se clasifican en ondas longitudinales y ondas transversales.
Definición : Ondas longitudinales
Son aquellas en que las partículas del medio oscilan en la misma dirección de propagación.
Ejemplos de ondas longitudinales son las ondas sonoras y las de presión en un gas.
Definición : Ondas transversales.
Son aquellas en que los elementos del sistema oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Ejemplos de ondas transversales son las ondas que se propagan por una cuerda y las ondas electromagnéticas.
Saber hacer : Producción de ondas
Coloca una cuerda fina sobre una mesa larga, fija uno de sus extremos y agita el otro con cierta periodicidad, de forma tal, que el plano de oscilación coincida con la superficie de la mesa. Observarás la producción y la transmisión de ondas transversales.
Toma una larga cinta de seda o de polietileno y provoca un movimiento oscilatorio, en el aire, en uno de sus extremos; la amplitud y la frecuencia de las ondas obtenidas será igual a las de las oscilaciones que produzcas.
En los sólidos las ondas pueden ser tanto longitudinales como transversales, en los medios líquidos y gaseosos las ondas mecánicas son longitudinales; sin embargo, es importante mencionar que en las olas, partículas de la superficie tienen un movimiento aproximadamente circular, resultante de la combinación de los dos tipos de ondas, que se modifica hasta ser longitudinal a mayores profundidades.
Esta particularidad se pone de manifiesto en la ocurrencia de tsun[2][2]a[2]mis[1], íntimamente relacionada con los terremotos[1].
Meditar : El eje de la Tierra cambia por un terremoto
El terremoto de 8,8 grados en la escala de Richter que el 27 de febrero de 2010 afectó a Chile pudo haber acortado 1,26 microsegundos la duración de cada día en la Tierra y desplazó el eje de la Tierra en ocho centímetros, según los cálculos de Richard Gross, investigador del Laboratorio de Propulsión Jet de la NASA.
Cálculos del propio científico estimaron que el terremoto de Sumatra-Andamán de magnitud 9,1, que tuvo lugar en 2004, pudo haber acortado la duración de los días en 6,8 microsegundos e inclinado el eje terrestre en 2,32 milisegundos de arco (unos 7 centímetros). El científico explica que, aunque el terremoto de Chile fue más pequeño que el de Sumatra, el de Chile logró inclinar un poco más el eje terrestre porque estuvo localizado en las latitudes medias de la Tierra, con lo cual pudo cambiar de forma más efectiva las cifras del eje que el seísmo de Sumatra, próximo al ecuador.
Cálculos del British Geological Survey (BGS), estiman que el terremoto de Chile liberó energía equivalente a más de mil megatoneladas de TNT (10 9 toneladas) en pocos segundos. La ola causada por el terremoto frente a la costa de Chile tardó 10 horas en cruzar el océano Pacífico.
No olvidar :
