ONDAS

El frente de ondas incidente forma un ángulo θ1 con la superficie de separación, y frente de ondas refractado forma un ángulo θ2 con dicha superficie.

En la parte central de la figura, establecemos la relación entre estos dos ángulos.

En el triángulo rectángulo OPP’ tenemos que

v1·t=|OP’|·senθ1

En el triángulo rectángulo OO’P’ tenemos que

v2·t=|OP’|·senθ2

La relación entre los ángulos θ1 y θ2 es

Consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad del espacio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El espacio perturbado puede contener materia (aire, agua, etc.)

se produce cuando se superponen dos ondas de la misma dirección, amplitud y frecuencia, pero sentido contrario. En una onda estacionaria los distintos puntos que la conforman oscilan en torno a su posición de equilibrio a medida que transcurre el tiempo pero el patrón de la onda no se mueve, de ahí su nombre.

La onda estacionaria resultante es la suma de las dos:

yresultante=y 1+ y2 =2 A sen(wt).

Principio de Huygens. El Principio de Huygens es una doctrina que explica cómo un punto de un frente de onda puede considerase una fuente de ondas esféricas secundarias. Las cuales se extienden hacia adelante a la velocidad de la luz

En física, la interferencia es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor, menor o igual amplitud. El efecto de interferencia puede ser observado en todos los tipos de onda, como ondas de luz, radio, sonido, entre otros. La ecuación de la onda es la suma algebraica de las funciones de las ondas que se están superponiendo.

Ondas mecánicas: las ondas mecánicas necesitan un medio material elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio.

Ondas electromagnéticas: las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio material, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. Esto es debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado. Las ondas electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad de 300000 km/s, de acuerdo a la velocidad

Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio, sino que en sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.

Los fenómenos ondulatorios tienen lugar cuando las ondas se propagan en un medio y se encuentran con otras ondas, con cambios en el medio, fronteras, brechas y obstáculos en general. Esto causa alteraciones a la forma de las ondas y a su desplazamiento.

Las ondas transportan energía, no materia. Si nos fijamos bien, cuando se arroja una piedra a un estanque, lo que se propaga en el agua es la perturbación, ya que las moléculas de líquido se desplazan brevemente de su posición de equilibrio y regresan a ella tan pronto la perturbación se aleja.

Entre los principales fenómenos ondulatorios que podemos observar en la naturaleza están la reflexión, la refracción, la interferencia y la difracción.

Cuando las ondas viajan a veces se encuentran con fronteras que separan un medio de otro, por ejemplo un pulso que viaja a través de una cuerda firmemente sujeta a un extremo.

Una vez que el pulso llega hasta el final de la cuerda, se regresa en buena parte, pero lo hace invertido. Se dice entonces que el pulso experimenta reflexión, es decir, se refleja en el límite entre la cuerda y el soporte.

El fenómeno de la refracción ocurre cuando una onda pasa de un medio a otro, por ejemplo de aire a agua. Una parte de la onda se transmite al segundo medio: la onda refractada (ver la figura

Al tratar de agarrar un objeto sumergido en el fondo de una fuente o un balde es muy probable no alcanzarlo, aunque la mano se dirija hacia donde está el objeto. Y eso es porque los rayos de luz han cambiado su dirección cuando pasaron del aire al agua, esto es, experimentaron refracción.

Además la velocidad con que se mueven las ondas varía según el medio. En el vacío las ondas luminosas se mueven con velocidad constante c = 300.000 km/s, pero en el agua la velocidad disminuye hasta (3/4) c y en vidrio todavía más: a (2/3) c

Este fenómeno es típico de las ondas; en él la onda se desvía y distorsiona al encontrarse con un obstáculo interpuesto en el camino de la onda o una brecha en el medio. El efecto es significativo cuando el tamaño del obstáculo es comparable al de la longitud de onda.

Las ondas atienden al principio de Huygens, el cual establece que todo punto del medio se comporta a su vez como un foco que emite ondas. Como un medio tiene una cantidad infinita de puntos, al superponerlos todos se obtiene el frente de onda.

Cuando este llega a una abertura del tamaño de la longitud de onda, los focos en el frente de onda se las arreglan para interferir entre si y la onda se deforma.

-Escuchar la música y las conversaciones en otra habitación se deben a la difracción del sonido cuando encuentra aberturas como puertas y ventanas. Las frecuencias bajas son mejores en esto que las altas, por eso los truenos lejanos retumban mucho más que los cercanos, los cuales se perciben más bien como estampidos breves.

-Los espejismos se deben a que partes del aire tienen distintos índices de refracción, a causa de la densidad desigual.

uando una onda incide sobre la superficie de separación entre dos medios diferentes, una parte de su energía se transmite al segundo medio en forma de una onda transmitida de características similares a la incidente, mientras que otra parte de la energía incidente rebota en dicha superficie y se propaga hacia atrás, al primer medio, para constituir una onda reflejada. Este fenómeno de reflexión y transmisión de perturbaciones oscilatorias es comun tanto a las ondas mecánicas como a la luz y otras ondas electromagnéticas.