Amplitud, largo de onda y frecuencia

Objetivos

Termidada la lección podrás:

• Definir lo que es una onda.
• Discutir lo que son las propiedades de una onda usando vocabulario común.
• Predecir el comportamiento de una onda al pasar a través de diferentes medios en su punto to reflexión.
• Explicar lo que es la amplitud, largo de onda y frecuencia de una onda.
• Explicar como los conceptos se relacionan usando un ejemplo de onda mecánica como el sonido.

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Características de las ondas

Definición

En física, una onda se define como la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio (como densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético) a través del espacio, transportando energía pero no materia. Esta perturbación puede ser una oscilación, una vibración o una alteración de un campo.

Pulso

Es una perturbación única.

Onda mecánica

Es una perturbación periódica que requiere un medio para propagarse y prar transmitir la energía. Un ejemplo de este tipo de onda es el sonido.

Medio

Material necesario para que la onda pueda viajar o transportarse. Al viajar por el medio transporta energía. Por ejemplo el sonido necesita un medio para propagarse. Este medio puede ser aire, agua o un sólido. Mientras que las ondas electromagnéticas no requiren un medio para propagarse.

Amplitud

Desplazamiento máximo en Y que se extiende arriba del eje y por debajo del eje de equilibrio. Una manera de verlo matemáticamente es el valor absoluto del desplazamiento en Y. La imagen muestra una onda de sonido cuya amplitud es 2 m. Sin embargo, podemos ver que en el eje positivo de Y tiene un desplazamiento máximo al que se le llama cresta, mientras que al desplazamiento mínimo o negativo en el eje de Y se le llama valle.

Largo de onda

La distancia desde un punto de la onda hasta el próximo donde vuelve a repetirse el mismo patrón. La unidad básica para medir el largo de onda es el metro. Por ejemplo es la distancia de cresta a cresta o de valle a valle, pero también entre los puntos de intersección o equilibrio. Una onda cuya longitud de onda es 10 m es mayor que una que solamente mida 1m.

Frecuencia

Cantidad de ondas que pasan por un punto en un segundo. Cuando muchas ondas pasan por un mismo punto nos referimos a ondas de mayor frecuencia. Si por el contrario son poquitas ondas las que pasan por un punto en un segundo entonces decimos que tiene baja frecuencia. La unidad de frecuencia es el Hertz. Una onda de 5.0 Hz (cinco Hertz) es menor que una que mide 50 kHz (cincuenta kilo-Hertz). Cuando aplicamos este concepto al sonido podemos hablar del tono. El sonido tiende a tner un tono más agudo mientras la frecuencia aumenta.

La imagen muestra dos gráficas. La que se puede apreciar en rojo es y=2 sen x, mientras que en azul se puede ver la gráfica de y=2 sen 5x. Observa que ambas gráficas tienen una amplitud de 2. Mientras la gráfica en rojo solamente muestra una cresta para un mismo largo de onda, la gráfica en azul muestra 5 crestas. Esto significa que aunque tienen la misma amplitud, la frecuencia es diferente.

La frecuencia de la gráfica dibujada en azul es mayor que la frecuencia de la gráfica dibujada en rojo. Las flechas marcan la cantidad de crestas. También observa que el largo de onda de la gráfica dibujada en azul es 1/5 de la gráfica dibujada en rojo. Esto significa que una frecuencia mayor tiene un largo de onda menor. La ecuación que relaciona el largo de onda y la frecuencia es:

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Simulación

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• El sonido 
• Efecto Doppler
• Espejo Plano: Reflexión Especular
• Reflexión es Cambio de Dirección
• Refracción
• La Refracción y Ley de Snell
• Introducción a la óptica
• Refracción y la ley de Snell
• Naturaleza de la luz Electromagnética 
• Telescopio Reflector Newtoniano

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Enlaces externos para explorar

• Conceptos de Física: Hyperphysics
• Libros:
  • Física Moderna de Paul A. Tipler
  • Física Moderna – Raymond A. Serway
• NASA: Science Explorer Poster Series
• Simulaciones: PhET
• Tutorial de Física en Inglés: Physics Classroom
• Wikipedia en Español: Wikipedia

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Video

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