Ondas Mecánicas

Ondas Mecánicas

by Carmen Arcentales

​Ondas Mecánicas

​En función de la clase de energía propagada podemos clasificar las ondas en dos grandes grupos, ondas electromagnéticas y ondas mecánicas. Estas últimas, que propagan energía mecánica, se caracterizan por que requieren de un medio material para propagarse por lo que también se las puede llamar ondas materiales. Ejemplos de estas son el sonido, la onda propagada por la superficie de un estanque o la onda que se propaga cuando agitamos una cuerda o un muelle.

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Las ondas se clasifican en dos grandes grupos, ondas _____________ y ondas ______________

• Electromagnéticas

• Mecánicas

• Elástico 

• Energía

​Propagación de ondas en medios elásticos

​Para que una onda mecánica se pueda propagar el medio debe cumplir dos requisitos fundamentales:

• Ser elástico. Un medio elástico da lugar a la aparición de fuerzas de restauración cuando una parte del mismo se aparta de su posición de equilibrio

• Tener inercia. En un medio inerte sus partículas constitutivas tienden a mantener un estado determinando y esto es lo que permite explicar, en última instancia el movimiento ondulatorio

​Velocidad de propagación

Cuando en una noche de tormenta entra un fogonazo de luz por tu ventana sabes que es muy probable que se deba a un rayo y que, pasados unos instantes, oirás el estruendo ocasionado por el mismo. Lo cierto es todas las ondas mecánicas, como el sonido, tienen una velocidad limitada de propagación.

Podemos definir la velocidad de propagación de una onda mecánica como la velocidad a la que avanza la perturbación por el medio. En general depende de las propiedades mecánicas del mismo por lo que es constante si estas no varían.

​Se puede comprobar que, en general, la velocidad de propagación puede expresarse en la forma:

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Así, aunque en general la obtención de la expresión de la velocidad de propagación para distintos medios y tipos de ondas queda fuera de los contenidos de este nivel, si que podemos señalar los siguientes casos particulares:

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​Velocidad de propagación de una onda transversal en una cuerda:

Siendo T la tensión de la cuerda (propiedad elástica - [T]=N ) y μ la densidad lineal de masa de la cuerda (propiedad inercial - [μ]=kg/m )

​Velocidad de propagación de una onda longitudinal en sólido:

Siendo E el módulo de Young (propiedad elástica - [E]=kg·s^-2·m^-1) y ρ la densidad de masa del sólido (propiedad inercial - [ρ]=kg/m³)

​Velocidad de propagación de una onda longitudinal en sólido:

Siendo E el módulo de Young (propiedad elástica - [E]=kg·s^-2·m^-1) y ρ la densidad de masa del sólido (propiedad inercial - [ρ]=kg/m³)

Siendo en este caso T la temperatura ( [T]=K ), γ el coeficiente adiabático del gas (1.4 para el caso del aire), R la constante de los gases ideales ( R = 8.31 J·mol^-1·K^-1 ) y M la masa molecular del gas ( [M]= kg/mol ).

Velocidad de propagación de ondas longitudinales en gases (sonido)

​Experimenta y Aprende

​En todos los casos anteriores, y siempre que se utilicen las unidades indicadas, el resultado obtenido para v estará en metros por segundo (m/s). Finalmente, te invitamos a que realices el siguiente experimento sencillo que te permitirá comprobar la importancia del medio en la velocidad de propagación de la onda. Toma dos cuerdas de igual longitud y distinto peso. Para cada una de ellas, fija uno de los extremos a la pared y toma el otro con tu mano para generar un pulso. Comprueba que:

• Cuanto más tenses cada una de las cuerdas (propiedad elástica), más rápido avanza el pulso.

• Cuanto más pesada es la cuerda (propiedad inercial), más lentamente avanza el pulso.

Open Ended

Escribe la importancia del medio en la velocidad de propagación de la onda que experimentaste.