Diferencia entre revisiones de «Categoría:Ondas»

El temario de vibraciones puede estar muy relacionado con Ondas.

Ondas Transversales.

Las ondas transversales son un fenómeno fundamental en el campo de la física que se caracterizan por la vibración de partículas en dirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda, si una onda transversal se mueve en el eje $z$, sus oscilaciones irían en dirección de los planos $x-y$, como se puede ver en la figura 1.

Figura 1. La onda viaja a través del eje $z$, mientras el campo eléctrico oscila linealmente con una inclinación de 45° en el plano $x-y$

Este tipo de ondas se encuentran en una amplia variedad de contextos, desde la luz y las ondas electromagnéticas hasta las ondas sísmicas y las ondas en la superficie de los líquidos.

Ejemplos comunes de ondas transversales incluyen las ondas en una cuerda tensa cuando se sacude lateralmente y las ondas electromagnéticas, como la luz visible y las ondas de radio.

Ejemplo de onda transversal Luz polarizada

Ondas transversales, velocidad de fase

La velocidad de grupo se refiere a como se desplaza la energía a lo largo del medio a través de la onda, puede ser diferente para componentes diferentes de frecuencia, la velocidad de fase, por otro lado, se refiere a como se desplaza la forma de una onda. La fase de una onda es la posición relativa de un punto en la onda en un momento dado. Indica la posición del pico o el valle de la onda en un punto específico en el tiempo.

El concepto de velocidad de fase es esencial en diversas áreas de la física y la ingeniería. Por ejemplo, en el campo de la acústica, la velocidad de fase es crucial para entender cómo se propagan las ondas sonoras en diferentes medios, lo que es fundamental para el diseño de sistemas de sonido como en las ondas en la cuerda de una guitarra y para predecir el comportamiento del sonido en el entorno. En la óptica, la velocidad de fase está relacionada con la velocidad de propagación de la luz a través de diferentes materiales, lo que tiene implicaciones importantes en el diseño de dispositivos ópticos y en la comprensión de fenómenos como la refracción y la dispersión de la luz.

La ecuación de onda y su solución

La ecuación de onda para una dimensión es:

${\displaystyle {\frac {\partial ^{2}\Psi }{\partial \mathbf {x} ^{2}}}={\frac {1}{\mathbf {v} ^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\Psi }{\partial \mathbf {t} ^{2}}}}$

Cuya solución a la ecuación diferencial:

${\displaystyle \psi ({\textbf {r}},t)=Ae^{i({\textbf {k}}\cdot {\textbf {r}}\pm \omega {t})}}$

Se dice que una onda plana electromagnética es uniforme si en ella, las intensidades de campo eléctrico y magnético presentan amplitudes constantes en las superficies equi fase. Ondas de este tipo sólo pueden encontrarse en el espacio libre a una distancia infinita de la fuente.

En las ondas planas la velocidad tiene una sola componente paralela al eje x

Ondas esféricas:

Reflexión y transmisión de ondas en frontera, reflexión y transmisión de energía en fronteras entre dos medio. Impedancia

La reflexión y transmisión de ondas son fenómenos fundamentales en el estudio de las ondas, que se producen cuando una onda encuentra un límite entre dos medios diferentes. La reflexión ocurre cuando una onda choca con un obstáculo o un cambio en el medio y rebota en la dirección opuesta, mientras que la transmisión se refiere al paso de la onda a través del límite hacia un nuevo medio.

Grupos de onda y velocidad de grupo, el teorema del ancho de banda.

Los grupos de onda se refieren a la superposición de varias ondas individuales que comparten una frecuencia similar y se propagan en la misma dirección. Por otro lado, la velocidad de grupo es la velocidad a la cual la envolvente del grupo de ondas se desplaza a través de un medio. Este fenómeno es esencial para entender cómo las ondas interactúan y cómo se combinan para formar patrones complejos. Cuando varias ondas se superponen, pueden interferir constructiva o destructivamente, lo que lleva a la formación de pulsos o paquetes de ondas que se desplazan a través del espacio.

Mas sobre Ancho de banda

Ejemplos: ondas superficiales en un líquido de gravedad y de tensión superficial, ondas transversales en estructuras periódicas.

La propagación de las ondas producidas por los terremotos está determinada por la mecánica de los medios elásticos y, por tanto, sus velocidades dependen de las características elásticas del medio, cuya distribución puede estudiarse mediante la observación de los tiempos de recorrido y amplitudes de estas ondas. Las soluciones obtenidas para las ondas elásticas representan dos tipos de ondas (llamadas internas o de volumen) que se propagan con distinta velocidad. Las de mayor velocidad, y por tanto las primeras en llegar, son las llamadas ondas P, que corresponden a ondas longitudinales. Las segundas en aparecer, debido a su menor velocidad, son las ondas S, que tienen carácter transversal.

Efecto Doppler.

El Efecto Doppler es un fenómeno observado en el campo de la física ondulatoria que se refiere al cambio en la frecuencia o longitud de onda percibida de una onda cuando la fuente emisora de la onda o el observador se están moviendo en relación con el otro. Este efecto se aplica a una amplia gama de ondas, incluyendo ondas sonoras, electromagnéticas y de radio.

Distancia recorrida por una onda desde una fuente fija hasta un observador en movimiento.

Ondas longitudinales.

Una Onda Longitudinales una onda en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales reciben también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. A diferencia de las ondas transversales, donde las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de la onda, en las ondas longitudinales, las partículas oscilan hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la dirección de propagación de la onda.

Ondas de sonido en gases, distribución de energía, intensidad del sonido.

Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales, que pueden propagarse en los medios materiales (sólidos, líquidos y gases). Las ondas en las que la perturbación es paralela a la dirección de propagación se denominan longitudinales

1 un ejemplo de estas son la ondas acústicas.

Las variaciones de presión (compresión y rarefacción) en un sistema originan el sonido

La compresión solo consistía entonces en tratar de juntar las partículas del aire.

Figura 1. Al apretar la membrana, el aire en la zona AB se comprime.

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La rarefacción es la disminución de la densidad de un cuerpo gaseoso.

Figura 2. Al estirar la membrana, el aire en la zona AB se vuelve menos denso, es decir, se rarifica.

Ondas longitudinales en un solido

Algunos ejemplos de ondas longitudinales Ondas sismicas y ondas Ondas sismicas en agua

Ejercicios resueltos

En la sección de Ondas se resolvieron algunos ejercicios del libro Hecht.

Capitulo 2

Ejercicios resueltos sobre movimiento ondulatorio así como algunos problemas adicionales.

Capitulo 4

Ejercicios resueltos sobre Propagacion de Luz así como algunos problemas adicionales.

Capitulo 7

Ejercicios resueltos sobre Superposicion de ondas así como algunos problemas adicionales.

Otros capítulos del libro Hecht

Si buscas mas ejercicios resueltos tal vez los encontraras en la parte de Vibraciones y Óptica, dentro de esta misma Wiki.