Perturbación: es el cambio en una magnitud (presión, densidad, campo eléctrico, etc.) que se produce en un punto del espacio.
Onda: muy difícil de definir de forma precisa. Atendiendo a características físicas, se entiende por onda la propagación de la perturbación de alguna magnitud a lo largo del espacio, y se caracteriza por existir un transporte de energía, momento lineal y/o momento angular sin transporte de neto de materia.
La naturaleza de la magnitud perturbada puede ser variada:
- Ondas mecánicas: la magnitud se propaga debido a fuerzas elásticas dentro de un medio material (desplazamiento, velocidad, presión, densidad...). Ejemplos: ondas sonoras, ondas sísmicas, ondas en una cuerda, las ondas en la superficie del agua.
- Ondas térmicas: la magnitud es la temperatura. Necesitan soporte material.
- Ondas electromagnéticas: las magnitudes son campos eléctricos y magnéticos. No necesitan medio material: se pueden propagar a través del vacío.
- Ondas gravitatorias: la magnitud es un campo gravitatorio. No necesitan medio material.
Onda transversal: la perturbación ocurre perpendicularmente a la dirección de propagación. Ejemplo: ondas electromagnéticas en el vacío, ondas en una cuerda.
Onda longitudinal: la perturbación ocurre en la misma dirección en la que se propaga. Ejemplo: ondas sonoras en el aire.
Figura 7.1.
Ondas ni transversales ni longitudinales. Ejemplo: ondas superficiales en el agua. Las partículas describen trayectorias elípticas o circulares en planos verticales paralelos a la dirección de propagación. Se pueden considerar como la suma de una onda transversal y otra longitudinal, de la misma frecuencia y desfasadas 90º.
Figura 7.2.
Superficie o frente de onda: lugar geométrico de los puntos alcanzados por la perturbación en el mismo instante. Son perpendiculares en cada punto a la dirección de propagación.
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Frente de onda esférico: la onda tridimensional se llama onda esférica.
Figura 7.3.
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Frente de onda cilíndrico: la onda tridimensional se llama onda cilíndrica.
Figura 7.4.
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Frente de onda plano: la onda tridimensional se llama onda plana.
Figura 7.5.
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Frente de onda circular: la onda bidimensional se llama onda circular.
Figura 7.6.
Pulso: cada partícula del medio sólo se mueve durante el intervalo de tiempo que emplea el pulso en pasar por él.
Figura 7.7.
- Normalmente, el pulso de onda varía en su forma conforme éste se desplaza, ensanchándose gradualmente. Este efecto se denomina dispersión.
- La dispersión se produce en todas las ondas excepto en las electromagnéticas en el vacío, pero en muchos casos de interés práctico es despreciable, de modo que podemos considerar que el pulso conserva aproximadamente su forma.
Tren de ondas: las partículas del medio se mueven continuamente.
- Si las perturbaciones son periódicas, tendremos un tren de ondas periódico o onda periódica. Idealmente, una onda periódica tiene extensión ilimitada en el espacio y en el tiempo. A diferencia del pulso de onda, estas ondas periódicas ilimitadas no se dispersan cuando se propagan.
- En el caso de un tren de ondas no periódico o un pulso, se habla de ondas aperiódicas.
