ONDAS PERIÓDICAS
Anteriormente dijimos que las ondas se producen a partir de oscilaciones que se propagan a través de un medio. Cuando el movimiento oscilatorio que produce la onda es periódico se dice que las ondas son periódicas.
Veamos la siguiente figura:
Se observa una cuerda en la cual se propagan ondas a partir de la producción de un movimiento armónico simple en uno de sus extremos, a estas se le llama ondas armónicas.
Mientras la fuente realiza una oscilación, en la cuerda se produce lo que se llama un ciclo o vibración. Los puntos altos de la onda se llaman crestas y los puntos bajos se llama valles.
En todo movimiento ondulatorio se distinguen los siguientes elementos:
La amplitud de la onda (A): Es la altura de una cresta o la profundidad de un valle con respecto a la posición de equilibrio de las partículas del medio. La amplitud de la onda y la del movimiento armónico simple de la fuente que la genera son iguales.
La longitud de onda \((\lambda)\): Es la distancia entre dos crestas consecutivas o dos valles consecutivos. Podemos definir la longitud de onda como la distancia entre dos puntos consecutivos del medio de propagación que vibran en fase.
La frecuencia \((f)\): Es el número de vibraciones producidas por unidad de tiempo. La unidad de la frecuencia es el hertz (Hz) que equivale a una vibración por segundo. \(f=\frac{1}{T}(s^{-1} o Hz)\).
El periodo(T): es el tiempo en el cual se produce una vibración. Aunque también decimos que el periodo es el tiempo que una onda emplea en desplazarse una longitud de onda.
Puesto que la onda se desplaza una longitud de onda en un tiempo equivalente a un periodo T, la velocidad de propagación, que es constante, se expresa mediante:
\(\bf\Large v=\frac{\lambda}{T}=\lambda f\)
Ejemplo:
En la superficie de un estanque se propagan ondas cuya frecuencia es de 4 Hz y cuya amplitud mide 5 cm. Si las ondas emplean 10 segundos en recorrer 2 m, calcula:
a) El periodo
b) La velocidad de propagación
c) La longitud de onda.
Solución:
Primero identifiquemos los datos que nos arroja el ejercicio:
\(f=4Hz\)
\(A=5cm=0.05m\)
\(T=10s\)
\(x=2m\)
a) Periodo: \(T=\frac{1}{f}=\frac{1}{4s^{-1}}=0.25 s\)
b) Velocidad: \(v=\frac{x}{T}=\frac{2 m}{10 s}=0.2\frac{m}{s}\)
c) Longitud de onda \(\lambda=\frac{v}{f}=\frac{0.2 m/s}{4 s^{-1}}=0.05m= 5 cm\)
PREGUNTA: Una onda tiene una frecuencia de 5 Hz y una velocidad de propagación de 25m/s. Por tanto su longitud de onda es de: